حدودا یک ماه پیش بود که گوگل ادعا کرد به برتری کوانتومی دست پیدا کرده است؛ نقطه عطفی در صنعت تکنولوژی که میتواند جهان را متحول نماید. اما اعلام این خبر از سوی گوگل با ابهامات زیادی روبرو بود و حتی اندکی بعد IBM نیز این ادعا را به زیر سوال برد.
رایانش کوانتومی گرچه می تواند توان پردازشی جدیدی را در اختیار بشر قرار دهد اما مبحثی به شدت پیچیده است و درک و بررسی آن از عهده هر کسی ساخته نیست. البته چندی پیش در مطلبی چیستی برتری کوانتومی را بررسی کردیم و از کاربردهای آن با شما گفتیم.
در هر حال روز گذشته بود که جزئیات این دستاورد بزرگ تحت عنوان مقاله ای در نشریه معتبر نیچر منتشر شد و جزئیات آن به تایید گوگل رسید. شاید با خواندن این خبرها علاقمند باشید که بدانید کامپیوترهای کوانتومی گوگل چه مشخصات و توانمندی هایی دارند و چه محاسبات پیچیده ای را میتوان با آنها انجام داد. در ادامه این مطلب با ۱۵ اسلاید مختلف شما را بیشتر با کامپیوتر کوانتومی این شرکت آشنا میکنیم.



تصویری که در بالا می بینید متعلق به یکی از کامپیوترهای کوانتومی گوگل است که بدون محفظه خنک کننده اش از آن عکس گرفته شده است. این کامپیوتر لایه های متعددی دارد که از بالا به پایین شکلی نزولی دارند و هر کدام دمای خنک سازی مختص به خود را دارد. دمای لایه پایینی که چیپ های محاسبات کوانتومی را در خود جای داده تنها کسری از یک درجه با دمای صفر فاصله دارد. پردازنده Sycamore گوگل ده ها خط ارتباطی کوچک دارد که آن را به جهان خارج متصل می کنند. این چیپ ۵۴ کیوبیت دارد که در واقع همان واحد اصلی برای ذخیره سازی و پردازش داده در یک کامپیوتر کوانتومی است.




این یک کامپیوتر کوانتومی است که از پردازنده ۵۴ کیو بیتی Sycamore گوگل بهره می گیرد و گوگل از آن برای نشان دادن برتری کوانتومی خود استفاده کرد. مخزن استوانه ای بزرگی که می بینید برای سرد کردن کامپیوتر به کار می رود تا انرژی خارجی مزاحمتی را برای کیوبیت های فوق حساس ایجاد نکنند.





کامپیوتر کوانتومی گوگل از ۲۱۶ کابل کواکیسال برای برقراری ارتباط با کیوبیت هایش استفاده می کند. بسته به نوعی تحقیقی که ممکن است از طریق این کامپیوتر انجام شود برخی از این کواکسیال از بدنه جدا می شوند.




این کابل ها به شدت گران هستند و هر کدامشان که ابعادی برابر با یک متر دارد حدودا ۱۰۰۰ دلار آب می خورد.




کامپیوتر کوانتومی گوگل ساختاری به شدت پیچیده دارد. هر کدام از کابل ها یا خطوطی که در اینجا می بینید وظیفه ارسال سیگنال های الکترمغناطیسی را بر عهده دارند که برای کنترل محاسبات و خوانش دیتای به دست آمده از کیوبیت ها به کار می روند.




گوگل چیپ های رایانش کوانتومی خود را با کمک دو قطعه ای می سازد که به یکدیگر متصل شده اند. در ست چپ اینترفیس کنترلی قرار دارد که برای برقراری ارتباط کامپیوتر با جهان خارج به کار می رود و در سمت راست المان چین قرار داده شده که کیوبیت های پردازش کننده دیتا را در دل خود دارد. اگر از نزدیک به این سازه نگاه کنید کلمه گوگل را مشاهده می کنید که از نقاط ریز ایریدیوم ساخته شده و از بخش میانی قابل مشاهده است.




در بخش بالایی کامپیوتر کوانتومی گوگل لینک های ارتباطی و تجهیزاتی قرار دارند که خنک کننده هلیوم مایع را به درون دستگاه هدایت می کنند.




از آنجایی که نمی توان اغلب قطعات مربوط به کامپیوترهای کوانتومی را از فروشگاه ها خریداری کرد، گوگل خودش فرایند طراحی و سر هم کردن آنها از جمله چیپ Sycamore را انجام می دهد. در این تصویر جیمی چن از محققان گوگل را می بینید که توضیح می دهد چطور دو چیپ (یکی از این چیپ ها ۵۴ کیوبیت دارد و دیگر آنها را کنترل می کند) به یکدیگر متصل شده اند.




گوگل امیدوار است قطعاتی مانند این بورد ارتباطی را که برای ارسال سیگنال به کیوبیت ها مورد استفاده قرار می گیرد، تا حد ممکن کوچک کند. با افزایش کیوبیت ها کوچک سازی این قطعات اهمیت ویژه ای می یابد.




چیپ رایانش کوانتومی Sycamore گوگل در دو آرایه دو بعدی ۵۴ کیوبیت دارد و هر بار که قرار باشد برنامه ای روی این چیپ اجرا شود باید پیکره بندی کیوبیت ها تغییر داده شود. این مجسمه نمادی از وضعیت های مختلف کیوبیت ها با لایه های متفاوت در طول زمان است.




گوگل ابراز امیدواری کرده که با کاهش خطاها و افزایش شمار کیوبیت های پردازش کننده دیتا کامپیوترهای کوانتومی را در سال های آتی به مقدار قابل توجهی بهبود بدهد.




برای خواندن وضعیت کیوبیت ها در انتهای یک محاسبه کوانتومی، به سخت افزار خاصی نیاز است.




برای برقراری ارتباط با کیوبیت های یک کامپیوتر کوانتومی، پالس های الکتریکی به شدت کنترل شده (که در اینجا از طریق نمایشگر اسیلیسکوپ بالا قابل رویت هستند) برای کابل هایی ارسال می شوند که مستقیما به پردازنده رایانش کوانتومی متصل شده اند.




یک نمایشگر دستورالعمل های دقیق پردازش دیتا را که برای کامپیوتر کوانتومی گوگل ارسال می شود، نشان می دهد.




لوگوی گوگل به همراه نماد |> که در فیزیک کوانتوم به کار می رود آزمایشگاه رایانش کوانتومی گوگل را مزین کرده است.


منبع:

cnet