انقلاب كوانتومی با تراشه‌های سیلیكونی؛ ساخت نخستین کامپیوتر کوانتومی مبتنی بر سیلیکون

شرکت Quantum Motion مستقر در لندن که در حوزه توسعه فناوری مقیاس پذیر رایانش کوانتومی با بهره گیری از سیلیکون فعالیت می کند، موفق به ساخت نخستین کامپیوتر کوانتومی فول استک مبتنی بر سیلیکون شده است. این سامانه در مرکز ملی رایانش کوانتومی بریتانیا (NQCC) نصب و به راه افتاده است.

این کامپیوتر کوانتومی با بهره بردن از فناوری تراشه های سیلیکونی مورد استفاده در لپ تاپ ها و تلفن های هوشمند (تراشه های CMOS، همان فناوری ترانزیستوری که در کامپیوتر های معمولی هم به کار می رود)، تولید شده است. بخش کلیدی این رویکرد، توسعه الکترونیک برودتی (Cryoelectronics) یعنی مدارهایی که کیوبیت ها را به واحدهای کنترل در دمای بسیار پایین متصل می کنند، است. این نوآوری امکان افزایش چشم گیر تعداد پردازنده های کوانتومی را فراهم می سازد.

طبق گفته جیمز پالس دیموک، مدیرعامل این شرکت، این لحظه سیلیکونیِ رایانش کوانتومی است: « این خبر نشان داده است که میتوان با بهره گیری از مقیاس پذیرترین فناوری جهان، یعنی سیلیکون، یک کامپیوتر کوانتومی قدرتمند و کاربردی ساخت که قابلیت تولید انبوه دارد.»

اما چرا این دستاورد مهم است؟

استفاده از فناوری سیلیکون:

بسیاری از شرکت‌ها مانند IBM و گوگل از فناوری‌های ابررسانا یا دیگر روش‌های پیچیده برای ساخت کیوبیت‌ها (واحدهای پردازشی کوانتومی) استفاده می‌کنند. اما Quantum Motion از فناوری CMOS یا همان فناوری تراشه‌های سیلیکونی استفاده کرده که در لپ‌تاپ‌ها و گوشی‌های هوشمند ما به کار می‌رود. این امر تولید انبوه و مقیاس‌پذیری را بسیار آسان‌تر و ارزان‌تر می‌کند.

طراحی برای تولید انبوه:

مدارهای برودتی یکپارچه:

رویکرد فول استک:

آزمایش در شرایط واقعی:

هوگو صالح، مدیرعامل و رئیس Quantum Motion اعلام نمود: «با تحویل این سامانه، ما قادر خواهیم بود که تا پایان این دهه به عرضه کامپیوتر های کوانتومی تجاری و کاربردی بپردازیم.»
معماری ماژولار و آینده نگر واحد پردازش کوانتومی (QPU) این سیستم بر پایه معماری کاشی محور (Tile-based) ساخته شده؛ بگونه ای که تمام اجزای پردازش، خوانش و کنترل در یک آرایه فشرده و تکرارشونده ادغام می شوند. این طراحی امکان گسترش آینده به میلیونها کیوبیت در هر تراشه را بدون احتیاج به تغییر در ابعاد فیزیکی سیستم، فراهم خواهدنمود.
طبق گفته Quantum Motion، این سیستم پیشرفت چشمگیری در تنظیمات هوش مصنوعی و یادگیری ماشین به حساب می آید و راندمان بالاتر و الگوریتم های خودکار برای کنترل و کالیبراسیون را امکانپذیر خواهدنمود.
صالح در قسمت پایانی صحبت هایش اظهار داشت: «این یک رویکرد مشتری محور، کاربرمحور و توسعه محور است. استفاده از فناوری استاندارد CMOS، یعنی همان پایه ای که همه فناوری های مدرن از گوشیهای هوشمند تا پردازنده های گرافیکی هوش مصنوعی بر آن بنا شده اند، برای خلق نقطه عطف انقلابی بعدی در دنیای رایانش مورد استفاده قرار می گیرد.»

این دستاورد یک تغییر پارادایم در صنعت رایانش کوانتومی محسوب می‌شود. با استفاده از فناوری‌های موجود و مقیاس‌پذیر، Quantum Motion راه را برای ساخت کامپیوترهای کوانتومی کاربردی و مقاوم در برابر خطا هموار می‌کند که تا پایان این دهه می‌توانند به صورت تجاری در دسترس قرار گیرند و به حل مسائل پیچیده در زمینه‌هایی مانند هوش مصنوعی و یادگیری ماشین کمک کنند. این خبر نشان می‌دهد که رقابت در دنیای کوانتومی تنها به افزایش تعداد کیوبیت‌ها محدود نیست، بلکه بر طراحی و مقیاس‌پذیری عملی نیز تمرکز دارد.