پردازنده سیلیکونی جدید می‌تواند میلیون‌ها کیوبیت را در خود جای دهد
پردازنده سیلیکونی جدید می‌تواند میلیون‌ها کیوبیت را در خود جای دهد
شرکت محاسبات کوانتومی Equal1 یک واحد پردازش کوانتومی (QPU) ایجاد کرده است که می‌تواند با استفاده از فرآیندهای تولید نیمه‌رساناهای معمول ساخته شود.
به گزارش نیوزلن و به نقل از لایوساینس، گفتنی است این نوآوری پیچیدگی و هزینه‌هایی که معمولاً برای ساخت پردازنده‌های کوانتومی با استفاده از مواد عجیب یا تکنیک‌های پیچیده وجود دارد را از بین می‌برد.
این شرکت همچنین یک تراشهٔ کنترل‌کننده کوانتومی را توسعه داده است که نمایندگان آن آن را «پیچیده‌ترین تراشهٔ کنترل‌کننده کوانتومی توسعه‌یافته تاکنون» توصیف کرده‌اند.
این تراشه می‌تواند در دماهای بسیار پایین کار کند و راه را برای قرار دادن میلیون‌ها کیوبیت روی یک تراشه هموار می‌کند؛ به این معنا که می‌تواند تعداد زیادی بیت کوانتومی را به طور همزمان پردازش کرده و آن‌ها را برای انجام محاسبات پایدار و دقیق نگه دارد.
تراشه‌های کوانتومی معمولاً از مواد عجیب یا ساخته‌شده به‌طور خاص مانند فلزات ابررسانا استفاده می‌کنند که فرآیندهای تولید پیچیده و پرهزینه‌ای دارند. اما نوآوری Equal1 استفاده از سیلیکون است که یکی از مواد پرکاربرد و فراوان در صنعت نیمه‌رسانا می‌باشد.
سیلیکون یک محیط پایدار برای کیوبیت‌ها فراهم می‌کند، به‌ویژه زمانی که از مخلوطی از سیلیکون و ژرمانیوم (SiGe) استفاده شود. در مطالعه‌ای که در ماه‌های گذشته منتشر شد، دانشمندان Equal1 توضیح دادند که SiGe ترکیب پایداری سیلیکون را با توانایی ژرمانیوم در بهبود عملکرد الکترونیکی ترکیب می‌کند که آن را برای کاربردهای کوانتومی بسیار مناسب می‌کند.
مهم‌تر از همه اینکه تراشه‌های SiGe می‌توانند با استفاده از همان فرآیندها و کارخانه‌هایی که برای ساخت چیپ‌های رایانه‌ای سنتی استفاده می‌شود، تولید شوند که این امر می‌تواند پردازنده‌های کوانتومی را ارزان‌تر و آسان‌تر مقیاس‌پذیر کند.
دست‌اندرکاران Equal1 اعلام کرده‌اند که آرایه ۶ کیوبیتی SiGe این شرکت که قسمتی از تراشه است که کیوبیت‌ها در آن ساخته و کنترل می‌شوند، در دو زمینه کلیدی پیشرفت کرده است: دقت عملیات گیت کوانتومی و سرعت انجام این عملیات‌ها.
این تراشه به‌طور خاص دقت گیت تک‌کیوبیتی ۹۹٫۴ درصدی را با سرعت عملیاتی ۸۴ نانوثانیه و دقت گیت دو کیوبیتی ۹۸٫۴ درصدی را با سرعت عملیاتی ۷۲ نانوثانیه نشان داد.
گفتنی است دقت بالا (یا وفاداری) در گیت‌های کوانتومی، خطاها را در محاسبات کاهش می‌دهد، در حالی که سرعت بالاتر گیت‌ها، خطر از دست دادن خواص کوانتومی کیوبیت‌ها در طول عملیات‌ها را کاهش می‌دهد. این عوامل دقت محاسبات کوانتومی و توانایی کیوبیت‌ها برای حفظ حالت‌های کوانتومی خود به مدت کافی برای انجام عملیات‌های پیچیده را تعیین می‌کنند.
از سوی دیگر، دستگاه Equal1 برای اطمینان از عملیات کوانتومی، از «کیوبیت‌های اسپین» استفاده می‌کند. کیوبیت‌های اسپین اطلاعات را در حالت اسپین یک الکترون ذخیره می‌کنند.
پژوهشگران این شرکت در مطالعه خود بیان کردند که کیوبیت‌های اسپین به‌ویژه برای ادغام با سیلیکون مناسب هستند؛ زیرا برای اسپین‌های الکترون، سیلیکون محیطی پایدار فراهم می‌کند. این امر خطر از دست دادن خواص کوانتومی کیوبیت‌ها به دلیل تداخل از محیط اطراف را کاهش می‌دهد.
شرکت Equal1 همچنین یک چیپ کنترل‌کننده کوانتومی توسعه داده است که از معماری چندتایل استفاده می‌کند؛ این طراحی چیپ را به چندین تایل تقسیم می‌کند که می‌توانند به‌طور نیمه‌مستقل عمل کنند.
این معماری برای مقیاس‌پذیری سیستم‌های کوانتومی کلیدی است، زیرا به توزیع عملکردهای کنترل بر روی چیپ اجازه می‌دهد و از ایجاد گلوگاه‌هایی که در صورت استفاده از یک واحد پردازشی واحد به وجود می‌آید جلوگیری می‌کند.
این کنترل‌کننده در دمای ۳۰۰ میلی‌کلوین (دمایی کمی بالاتر از صفر مطلق) کار می‌کند که به آن امکان می‌دهد کیوبیت‌ها را به‌طور مؤثر مدیریت کرده و شرایط مورد نیاز برای حفظ هم‌پوشانی را فراهم کند.
نمایندگان Equal1 همچنین گفتند که این کنترل‌کننده دارای فناوری تصحیح خطای مبتنی بر هوش مصنوعی است که امکان انجام تنظیمات در زمان واقعی را فراهم می‌کند تا ثبات و دقت عملیات‌های کوانتومی حفظ شود.
