بزرگترین کامپیوتر کوانتومی فوتونیک بر اساس نمونه‌گیری در اروپا به بهره‌برداری رسید
پژوهشگران در دانشگاه پادربورن در آلمان با موفقیت بزرگترین کامپیوتر فوتونیک بر اساس نمونه‌گیری در اروپا را راه‌اندازی کردند. این کامپیوتر که Paderborn Quantum Sampler (PaQS) نام دارد، به عنوان بخشی از یک ابتکار وزارت آموزش و پژوهش فدرال آلمان (BMBF) و با همکاری شرکت‌های خصوصی ساخته شده است.
کامپیوترهای کوانتومی که به عنوان مرز بعدی محاسبات شناخته می‌شوند، این امکان را فراهم می‌کنند که محاسبات پیچیده را در بخشی از زمان مورد نیاز ابررایانه‌های مبتنی بر سیلیسیوم سریع جهانی کامل کنند. این مسئله می‌تواند به حل مشکلات پیچیده دنیای واقعی کمک کند - از کشف دارو تا تولید، لجستیک و مالی.
کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند از طریق استفاده از خواص اثرات مکانیک کوانتومی مانند درهم‌تنیدگی کوانتومی و تداخل، به این مهم دست یابند. با این حال، این روش‌ها بسیار حساس هستند و می‌توانند به سرعت خطاها را انباشته کنند. پژوهشگران در سراسر جهان روی پلتفرم‌های مختلف برای کاهش نواقص سیستم‌های کامپیوتر کوانتومی آزمایش می‌کنند. یکی از این روش‌ها، کامپیوترهای کوانتومی فوتونیک است.
روش آلمانی
همانطور که از نام آن پیداست، کامپیوترهای کوانتومی فوتونیک از فوتون‌ها یا ذرات نور برای انجام کار محاسباتی استفاده می‌کنند. این فناوری به طور سریع در سال‌های اخیر در حال تکامل است زیرا کامپیوترهای کوانتومی مبتنی بر فوتون می‌توانند در دمای اتاق عمل کنند، که کار با آنها را آسان‌تر می‌کند.
با این حال، این سیستم نیز دارای یک نقطه ضعف است. همانند سایر سیستم‌های مبتنی بر نور، در برابر تلفات نوری آسیب‌پذیر است. پژوهشگران دانشگاه پادربورن از تخصص داخلی خود در کار با سیستم‌های فوتونیک استفاده کردند تا کامپیوتر کوانتومی‌ای بسازند که با تلفات نوری دچار مشکل نباشد.
برای این کار، تیم تحقیقاتی بزرگترین دستگاه نمونه‌گیری بوزون گاوسی اروپا را با PaQS ساختند تا بفهمند فوتون‌ها از شبکه کوانتومی چگونه خارج می‌شوند و راه‌هایی برای رفع این مشکل پیدا کنند.
نمونه‌گیری بوزون گاوسی چیست؟
پژوهشگران پیش از این از نمونه‌گیری بوزون گاوسی به عنوان مدلی برای محاسبات فوتونیک جهت ساخت کامپیوترهای کوانتومی استفاده کرده بودند. با این حال، این بار تیم پژوهشی از رویکردی به آینده‌نگارانه و با توجه به یکپارچگی سیستم و برنامه‌ریزی استفاده کردند.
کریستین سیلبرهورن، فیزیکدان در مؤسسه سیستم‌های کوانتومی فوتونیک دانشگاه پادربورن، در یک بیانیه مطبوعاتی توضیح داد که تیم از یک تداخل‌سنج برنامه‌پذیر در آزمایشات خود استفاده کرده تا هرگونه تنظیماتی از انتخاب خود را یکپارچه کند.
«با این رویکرد، ذرات نور درون شبکه‌ای از کابل‌های فیبر نوری توزیع و هدایت می‌شوند – کمی شبیه شبکه سوئیچ‌ها در یک یارد شانتینگ. در خروجی شبکه، مکانی که فوتون‌ها از آن بیرون می‌آیند اندازه‌گیری می‌شود،» سیلبرهورن توضیح داد.
مزیت برنامه‌پذیری کامل به پژوهشگران اجازه خواهد داد که از سیستم برای کاربردهای محاسبات کوانتومی که ممکن است در آینده توسعه یابد استفاده کنند. «این می‌تواند، به عنوان مثال، برای حل مشکلات چینش پروتئین‌ها یا محاسبه حالت‌های مولکولی خاص به عنوان بخشی از تحقیقات داروسازی مهم باشد،» سیلبرهورن در بیانیه مطبوعاتی افزود.
این تیم پژوهشی تخصص خود را در پدیده‌های مکانیک کوانتومی مانند فشرده‌سازی و درهم‌تنیدگی فوتون، که به وسیله آن خواص مکانیک کوانتومی می‌توانند دستکاری و بهره‌برداری شوند، به کار برد.
اما توسعه PaQs نیازمند توسعه اجزای جدید متعددی بود. این کار با همکاری شرکت‌هایی مانند Menlo Systems، Fraunhofer IOF Jena و Swabian Instruments و تحت هماهنگی Q.ANT، یک شرکت آلمانی با تخصص در فناوری‌های کوانتومی صنعتی انجام شد.
به زودی همکاری منجر به نصب کامپیوتر کوانتومی بر اساس نمونه‌گیری خواهد شد که از طریق ابر نیز دسترسی‌پذیر خواهد بود.
