به نقل از «ایسنا»

تحول در رایانه‌های کوانتومی با پیشرفت غیرمنتظره دارپا

تاریخ انتشار: ۲۱ آذر ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۹۲۷۵۲۳۵

دارپا اعلام کرده که در برنامه موسوم به «ONISQ»، اولین مدار کوانتومی جهان را با استفاده از کیوبیت‌ها ساخته است.

به گزارش ایسنا و به نقل از نیو اطلس، یک برنامه متعلق به «سازمان پروژه‌های پژوهشی پیشرفتهٔ دفاعی آمریکا» یا «دارپا»(DARPA) مدعی پیشرفت بزرگی در محاسبات کوانتومی است. به گفته دارپا، برنامه «ONISQ» اولین مدار کوانتومی جهان را با «بیت‌های کوانتومی منطقی» یا «کیوبیت»(qubits) ایجاد کرده است.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

براساس مفاهیمی که تقریبا شبیه به جادو یا دیوانگی به نظر می‌رسند، محاسبات کوانتومی این پتانسیل را دارد که رایانه‌ها را متحول کند. محاسبات کوانتومی با بهره‌برداری از اثرات کوانتومی و برخی ریاضیات نسبتا پیچیده می‌توانند پردازش اطلاعات را چندین برابر نسبت به محاسبات کلاسیک سرعت ببخشند و مرزهای هوش مصنوعی، بیوشیمی، رمزنگاری و بسیاری از زمینه‌های دیگر را پیش ببرند.

همه این موارد بسیار چشمگیر هستند اما انجام دادن محاسبات کوانتومی فراتر از فاز آزمایشی بسیار دشوار است. بخشی از دلیل آن این است که محاسبات کوانتومی، نرخ خطای بسیار بالایی دارند که تعجب‌آور نیست زیرا برخلاف بیت‌های کلاسیک که فقط می‌توانند در حالت‌های صفر یا یک باشند، یک کیوبیت می‌تواند در هر حالتی از ترکیب صفر و یک باشد.

ترفند این است که راهی برای تبدیل کردن پردازنده‌های مستعد خطا یا پر سر و صدا، به پردازنده‌های کاربردی‌تر پیدا شود. این کار از طریق ترکیب کردن آنها با سیستم‌های کلاسیک ممکن می‌شود. در برنامه دارپا، این کار شامل تمرکز بر حل مشکلات بهینه‌سازی است که در دفاع و صنعت با توسعه کیوبیت‌های منطقی رخ می‌دهند. کیوبیت‌های منطقی که در سطح بالاتری هستند، مانند الگوریتم‌های کوانتومی عمل می‌کنند و بر پایه «کیوبیت‌های رایدبرگ»(Rydberg qubits) هستند. کیوبیت‌های رایدبرگ، مولفه‌های فیزیکی هستند که مانند یک سیستم کوانتومی دو حالته عمل می‌کنند.

دکتر «موکوند ونگالاتوره»(Mukund Vengalattore) مدیر برنامه ONISQ در اداره علوم دفاعی دارپا گفت: کیوبیت‌های رایدبرگ، ویژگی سودمند همگن بودن را دارند؛ به این معنی که هر کیوبیت در نحوه رفتار خود از کیوبیت بعدی قابل تشخیص دادن نیست. این مورد برای پلتفرم‌های دیگر مانند کیوبیت‌های ابررسانا که در آنها هر کیوبیت منحصربه‌فرد است و قابل تعویض نیست، صدق نمی‌کند.

ونگالاتوره ادامه داد: همگن بودن کیوبیت‌های رایدبرگ به آنها امکان می‌دهد تا به سرعت مقیاس‌بندی شوند و همچنین به آنها امکان می‌دهد تا با استفاده کردن از لیزر در مدار کوانتومی، به راحتی جابه‌جا شوند. این روش بر روش‌های مستعد خطای کنونی غلبه دارد که برای انجام شدن عملکرد کیوبیت‌ها، به اتصال متوالی آنها می‌پردازند و خطاها را در سراسر تراشه منتشر می‌کنند. اکنون می‌توان پیکربندی مجدد کیوبیت‌ها را روی یک تراشه کوانتومی تصور کرد تا دیگر به فرآیند متوالی اجرای مدارهای کوانتومی محدود نباشد.

وی افزود: اکنون می‌توانیم کل مجموعه کیوبیت‌ها را با استفاده از موچین لیزری از یک نقطه مدار به مکان دیگری در آن بیاوریم، عملیات را اجرا کنیم و سپس آنها را به همان جایی بازگردانیم که در ابتدا بودند. کیوبیت‌های منطقی رایدبرگ با قابلیت پیکربندی مجدد و قابل حمل بودن، مفاهیم و پارادایم‌های کاملا جدیدی را برای طراحی و ساخت پردازنده‌های محاسباتی کوانتومی مقیاس‌پذیر ارائه می‌کنند.

دارپا در حال حاضر ۴۸ کیوبیت منطقی را به هم متصل کرده اما برای نزدیک شدن به سطح پیچیدگی مورد نیاز برای رایانه‌های کوانتومی، به تعداد زیادی کیوبیت دیگر نیاز است. در هر حال، این مقدار بسیار کمتر از میلیون‌ها کیوبیت است که ابتدا برای یک رایانه کوانتومی مقاوم به خطا مورد نیاز بودند.

دکتر «گیدو زوکارلو»(‌Guido Zuccarello) مشاور فنی دارپا گفت: اگر کسی سه سال پیش از آغاز برنامه ONISQ پیش‌بینی می‌کرد اتم‌های رایدبرگ خنثی که با یک یا چند الکترون برانگیخته می‌شوند و دارای عدد کوانتومی اصلی بسیار بالایی هستند، می‌توانند به عنوان کیوبیت‌های منطقی عمل کنند، هیچ کس آن را باور نمی‌کرد. این روش دارپا برای شرط‌ بستن روی پتانسیل این کیوبیت‌های کمتر مطالعه‌شده در کنار یون‌های بیشتر مطالعه‌شده‌ و مدارهای ابررساناست. برنامه ONISQ به عنوان یک برنامه اکتشافی، به پژوهشگران فرصت داد تا برنامه‌های منحصربه‌فرد و جدید را فراتر از تمرکز بر بهینه‌سازی آنها کشف کنند. در نتیجه، این گروه پژوهشی به رهبری «دانشگاه هاروارد» توانستند از پتانسیل بسیار بیشتر کیوبیت‌های رایدبرگ استفاده کنند و آنها را به کیوبیت‌های منطقی تبدیل سازند. این یک کشف بسیار مهم است.

انتهای پیام

منبع: ایسنا

کلیدواژه: مدار کوانتومی کیوبیت دارپا شرکت های دانش بنیان صندوق نوآوری و شکوفایی هفته پژوهش و فناوری 1402 محاسبات کوانتومی کیوبیت ها

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.isna.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایسنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۹۲۷۵۲۳۵ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

یک عملکرد غیرمنتظره در مخچه کشف شد

دانشمندان خبر از کشف یک عملکرد غیرمنتظره در مخچه انسان که «مغز کوچک» نیز نامیده می‌شود، داده‌اند.

به گزارش ایسنا، مخچه(cerebellum) با نامی که در زبان لاتین به معنای «مغز کوچک» است، تنها ۱۰ درصد از کل جرم مغز انسان را تشکیل می‌دهد. با این حال نباید اجازه داد اندازه کوچک آن ما را فریب دهد، چرا که بیش از سه چهارم نورون‌های مغز در این فضای کوچک جمع شده‌اند و چیزهای زیادی داخل آن اتفاق می‌افتد.

به نقل از اس‌ای، از قدیم این گونه تصور می‌شود که این قسمت از سیستم عصبی که در پایه جمجمه قرار دارد، بیشتر به هماهنگ کردن عملکردهای حرکتی مانند تعادل و حرکت مربوط می‌شود. اکنون تحقیقات جدید از فرضیه‌ای حمایت می‌کند که در حال اعتبار گرفتن است. این فرضیه نقش کلیدی مخچه را در یادگیری برجسته می‌کند.

پژوهشگران دانشگاه پیتسبورگ و دانشگاه کلمبیا در این مطالعه جدید می‌خواستند بر اساس تحقیقات قبلی که منطقه خلفی-جانبی مخچه را به عنوان نقشی در اتصال آنچه می‌بینیم به حرکاتی که انجام می‌دهیم، شناسایی کنند.

آندریا بوستان، نوروبیولوژیست دانشگاه پیتسبورگ می‌گوید: فرض دیرینه درباره عملکرد مخچه این بوده است که تنها نحوه حرکت ما را کنترل می‌کند. با این حال ما اکنون می‌دانیم که بخش‌هایی از مخچه وجود دارد که به هم متصل هستند و به نظر می‌رسد که همراه با مناطقی از مخ تکامل یافته‌اند که نحوه تفکر ما را کنترل می‌کنند.

این تیم به میمون‌ها آموزش دادند که دست چپ یا دست راست خود را در پاسخ به تصاویر روی صفحه حرکت دهند و هنگامی که حرکات را درست انجام می‌دهند، به عنوان پاداش آبمیوه دریافت می‌کردند.

استفاده از داروها برای از کار انداختن موقت قسمت خلفی-جانبی مخچه میمون‌ها به طور قابل توجهی بر یادگیری آنها تأثیر گذاشت. حیوانات حتی با پاداش آبمیوه، به سختی به یاد می‌آوردند که قرار بود کدام دستشان را در واکنش به تصویر حرکت دهند. با این حال، آن یادگیری که قبلاً حاصل شده بود، هنوز قابل یادآوری بود.

بوستان می‌گوید: وقتی این ناحیه مخچه را غیرفعال می‌کنید، در واقع یادگیری جدید را مختل می‌کنید. یادگیری در این حالت بسیار کندتر است، بیشتر طول می‌کشد و عملکرد به سطح قبلی نمی‌رسد. این یک مثال عینی از عملکرد مخچه است که از اطلاعات پاداش برای شکل دادن به عملکرد شناختی در پستانداران استفاده می‌کند.

آزمایش‌های بیشتر نشان داد که عملکرد حرکات تحت تأثیر خارج شدن مخچه خلفی-جانبی قرار نمی‌گیرد و به نظر می‌رسد خاموش کردن سایر قسمت‌های مخچه هیچ تفاوتی در روند یادگیری نداشته باشد.

همه اینها اطلاعات اضافی مهمی هستند تا بفهمیم مغز چگونه کار می‌کند و چگونه با دنیای اطراف سازگار می‌شود و همچنین چگونه بهتر می‌توانیم با شرایط ناشی از اختلال عملکرد طبیعی مغز مقابله کنیم.

بوستان می‌گوید: پژوهش ما شواهد روشنی ارائه می‌دهد که مخچه نه تنها برای یادگیری نحوه انجام اعمال ماهرانه مهم است، بلکه برای یادگیری اینکه کدام اعمال در موقعیت‌های خاص ارزشمندتر هستند نیز نقش مهمی ایفا می‌کند.

این پژوهش به توضیح برخی از مشکلات غیر حرکتی در افراد مبتلا به اختلالات مخچه کمک می‌کند.

این مطالهه در مجله Nature Communications منتشر شده است.

انتهای پیام