رایانه‌های کوانتومی، ماشین‌های قدرتمندی هستند که روزی می‌توانند مشکلاتی بسیار فراتر از توانایی‌های سریع‌ترین ابررایانه‌های امروزی را حل کنند.

به گزارش منشور اقتصاد– رایانه‌های کوانتومی نیز دقیقا مانند یک رایانه معمولی که بخش‌هایی مانند واحد پردازش مرکزی (CPU) و تراشه حافظه آن، با هم کار می‌کنند، باید بتوانند اطلاعات را در بسیاری از مراحل پردازش به اشتراک بگذارند، اما، در حال حاضر، اکثر روش‌های اتصال پردازنده‌های کوانتومی فقط به اطلاعات اجازه می‌دهند که هر بار در یک مرحله از یک نقطه به نقطه دیگر منتقل شوند.  این نوع اتصال که «نقطه به نقطه» نامیده می‌شود، می‌تواند منجر به خطا در هنگام ارسال پیام شود.

برای رفع این مشکل، محققان موسسه فناوری ماساچوست (MIT)، دستگاه جدیدی طراحی کرده‌اند که به همه پردازنده‌های کوانتومی در یک شبکه اجازه می‌دهد مستقیما با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. این راه‌اندازی که ارتباط «همه به همه» نامیده می‌شود، بسیار مقیاس‌پذیرتر و کارآمدتر است.

دستگاه جدید، دو پردازنده کوانتومی را با استفاده از سیم مخصوصی که به‌عنوان یک «موج‌بر ابررسانا» شناخته می‌شود، متصل می‌کند و ذرات ریز نور به نام فوتون را حمل می‌کند. این فوتون‌ها اطلاعات کوانتومی را حمل می‌کنند و می‌توانند در صورت تقاضا در هر جهت به عقب و جلو فرستاده شوند. هر پردازنده دارای چهار واحد کوچک به نام کیوبیت است که بلوک‌های سازنده رایانه‌های کوانتومی هستند.

برخی از کیوبیت‌ها وظیفه ارسال و دریافت فوتون‌ها را در طول موج‌بر بر عهده دارند، در حالی که برخی دیگر داده‌ها را نگهداری می‌کنند. محققان از انرژی مایکروویو برای تحریک کیوبیت‌ها استفاده کردند که موجب آزاد شدن فوتون می‌شوند. آنان با این روش توانستند جهت فوتون را به دقت کنترل کرده و آن را به پردازنده دیگری، حتی پردازنده‌ای دورتر ارسال کنند.

این تنظیمات به گروه تحقیق، اجازه داد تا به درهم‌تنیدگی از راه دور دست یابد، یک اتصال کوانتومی عجیب که در آن دو پردازنده به هم متصل می‌شوند، حتی اگر از نظر فیزیکی با هم تماس نداشته باشند و هنگامی که درگیر می‌شوند، می‌توانند با هم کار کنند، انگار که در کنار یکدیگر هستند. این تحقیق، گامی بزرگ به سوی ساخت شبکه‌های کوانتومی بزرگتر است.

برای اینکه اتصال به اندازه کافی قوی شود، فوتون باید زمانی که به پردازنده دوم می‌رسد به درستی جذب شود. این مرحله چالش‌برانگیز بود زیرا همانطور که فوتون از طریق موج‌بر حرکت می‌کند، توسط برجستگی‌ها یا اتصالات در سیم منحرف می‌شود. بنابراین، محققان از یادگیری تقویتی – نوعی هوش مصنوعی – برای «پیش شکل دادن» فوتون قبل از ارسال استفاده کردند. این روش به افزایش میزان موفقیت فوتون جذب شده از طرف دیگر کمک کرد.

سایت ساینس گزارش کرد، محققان با کمک این روش، به راندمان جذب بیش از ۶۰ درصدی دست یافتند که برای اثبات ارتباط پردازنده‌ها کافی است. در آینده، این سیستم می‌تواند به بسیاری از پردازنده‌های کوانتومی اجازه دهد تا در امتداد یک سیم به هم متصل شوند و یک شبکه کوانتومی انعطاف‌پذیر و پرسرعت را تشکیل دهند.

این گروه امیدوار است که با کوتاه کردن مسیر سفر یا چیدمان قطعات به صورت سه بعدی برای کاهش خطا، طراحی را بهبود ببخشد و این پیشرفت نه فقط به ساخت رایانه‌های کوانتومی بهتر کمک می‌کند، بلکه می‌تواند روزی در ساخت اینترنت کوانتومی جهانی نیز نقش داشته باشد.