مهندسان در ژاپن ابررایانه ترکیبی کوانتومی جهان با نام ریمه‌ای را فعال کرده‌اند. این ماشین کوانتومی با ۲۰ کیوبیت در فوگاکو، ششمین ابررایانه سریع جهان ادغام شده است.
این سیستم ترکیبی برای حل مسائلی طراحی شده که ابررایانه‌های کلاسیک زمان بیشتری برای پردازش نیاز دارند. این ماشین در موسسه علمی ریکن در سایاما، نزدیک توکیو قرار دارد و عمدتاً از تحقیقات در فیزیک و شیمی حمایت می‌کند.
نمایندگان کوانتینیوم، سازندگان ریمه‌ای، و ریکن اعلام کردند که ادغام محاسبات کوانتومی با فوگاکو گامی بزرگ به سمت پردازش‌های با عملکرد بالا است. کامپیوترهای کوانتومی پتانسیل انجام محاسبات در چند دقیقه یا ثانیه‌ای را دارند که کامپیوترهای کلاسیک میلیون‌ها سال برای انجام آن‌ها زمان نیاز دارند.
با این حال، تا زمانی که کامپیوترهای کوانتومی بسیار قابل اعتماد و مقیاس‌پذیر شوند، دانشمندان باور دارند که سیستم‌های ترکیبی مانند ریمه‌ای-فوگاکو می‌توانند به عنوان یک راهکار مؤثر خدمت کنند.
کیوبیت‌های یون به دام افتاده برای دقت بیشتر
ریمه‌ای با اکثر کامپیوترهای کوانتومی متفاوت است که به کیوبیت‌های ابررسانا متکی هستند. در عوض، از کیوبیت‌های یون به دام افتاده استفاده می‌کند، فناوری که چندین مزیت در پایداری و کنترل ارائه می‌دهد.
این روش شامل جدا کردن اتم‌های باردار، یا یون‌ها، در یک میدان الکترومغناطیسی است که به عنوان دام یون شناخته می‌شود. یون‌های به دام افتاده سپس با استفاده از لیزرهای با تنظیم دقیق دستکاری می‌شوند که حالت‌های کوانتومی آن‌ها را برای انجام محاسبات تنظیم می‌کنند.
این فناوری به دانشمندان اجازه می‌دهد یون‌ها را به گونه‌ای دستکاری کنند که به عنوان کیوبیت عمل کنند و اطلاعات کوانتومی را ذخیره و پردازش کنند. کیوبیت‌های یون به دام افتاده زمان‌های پایداری بیشتری ارائه می‌دهند و اتصال‌های بیشتری بین کیوبیت‌ها را تشویق می‌کنند. در حالی که کیوبیت‌های ابررسانا اتصال‌های سریع‌تری ارائه می‌دهند و ساخت آن‌ها بر روی چیپ آسان‌تر است.
نمایندگان ریکن توضیح دادند که معماری منحصر به فرد کوانتینیوم دلیل بسیار مؤثری برای انتخاب سیستم کوانتومی آن‌ها بود. ریمه‌ای از پروسه‌ای به نام "جابجایی یون" استفاده می‌کند، که کیوبیت‌ها را به صورت فیزیکی به اطراف مدار حرکت می‌دهد. این امر محاسبات کوانتومی پیچیده‌تر و بهبود یافته‌ای را امکان‌پذیر می‌کند.
اصلاح خطای پیشرفته برای محاسبات پایدار
یکی از بزرگترین چالش‌ها در محاسبات کوانتومی خطاهای کیوبیت است. بیت‌های کوانتومی به شدت به شکنندگی حساس هستند و منجر به "نویز"ی می‌شوند که بر محاسبات تأثیر می‌گذارد. برای بهبود دقت، ریمه‌ای چندین کیوبیت فیزیکی یون را به کیوبیت‌های "منطقی" گروه‌بندی می‌کند، که اطلاعات را در چندین مکان ذخیره می‌کنند.
کیوبیت‌های منطقی به کاهش خطاها با پراکنده کردن نقاط شکست احتمالی کمک می‌کنند. این بدان معناست که یک کیوبیت نمی‌تواند محاسبه‌ای در حال انجام را مختل کند. کوانتینیوم قبلاً با ایجاد یک کیوبیت منطقی با ضریب خطای ۸۰۰ برابر کمتر از کیوبیت‌های فیزیکی به پیشرفتی دست یافته بود.
ریمه‌ای-فوگاکو اولین ابررایانه ترکیبی کوانتومی کاملاً عملیاتی است. شرکت‌های دیگر سیستم‌های مشابهی را آزمایش کرده‌اند، مانند پردازنده کوانتومی ۲۰ کیوبیتی IQM که در ژوئن ۲۰۲۴ با سیستم SuperMUC-NG آلمان ادغام شده است.
با این حال، آن سیستم همچنان در مرحله آزمایش است و هیچ تاریخ انتشار عمومی تایید نشده‌ای ندارد. IQM برنامه ادغام یک سیستم ۵۴ کیوبیتی در سال ۲۰۲۵ و یک چیپ ۱۵۰ کیوبیتی در سال ۲۰۲۶ را دارد.
با عملکرد عملیاتی ریمه‌ای، ژاپن در ادغام ابررایانه‌ها با محاسبات کوانتومی پیشگام شده است و راه را برای راهکارهای پردازشی پیشرفته‌تر در آینده هموار کرده است.
