مایکروسافت ممکن است محاسبات کوانتومی را مفید ساخته باشد

رویای محاسبات کوانتومی همیشه هیجان‌انگیز بوده است؛ چه می‌شد اگر بتوانیم ماشینی بسازیم که در سطح کوانتومی کار می‌کند که بتواند محاسبات پیچیده را به‌طور تصاعدی سریع‌تر از یک کامپیوتر محدود شده توسط فیزیک کلاسیک انجام دهد؟ اما علیرغم اینکه آی‌بی‌ام، گوگل و سایرین سخت‌افزار محاسباتی کوانتومی را ارائه کردند، هنوز برای اهداف عملی مورد استفاده قرار نمی‌گیرند. ممکن است با اعلام امروز مایکروسافت و کوانتینووم که می‌گویند بدون خطاترین سیستم محاسباتی کوانتومی را توسعه داده‌اند، این موضوع تغییر کند.

در حالی که کامپیوترهای قدیمی و الکترونیک به بیت‌های باینری به‌عنوان واحد اصلی اطلاعات خود متکی هستند (آنها می‌توانند روشن یا خاموش باشند)، رایانه‌های کوانتومی با کیوبیت‌ها کار می‌کنند که می‌توانند در برهم‌نهی دو حالت همزمان وجود داشته باشند. مشکل کیوبیت ها این است که مستعد خطا می شوند، که دلیل اصلی استفاده از کامپیوترهای کوانتومی (معروف به رایانه های کوانتومی با مقیاس متوسط نویزدار [NISQ]) امروزی فقط برای تحقیق و آزمایش است.

راه‌حل مایکروسافت این بود که کیوبیت‌های فیزیکی را به کیوبیت‌های مجازی گروه‌بندی کرد، که به آن اجازه می‌دهد تا تشخیص خطا و تصحیح آن‌ها را بدون از بین بردن آنها اعمال کند و آن را در تمام سخت‌افزار Quantinuum اجرا کند. نتیجه یک نرخ خطا بود که 800 برابر بهتر از تکیه بر کیوبیت های فیزیکی به تنهایی بود. مایکروسافت ادعا می کند که توانسته بیش از 14000 آزمایش را بدون هیچ خطایی اجرا کند. به گفته جیسون زاندر، این دستاورد در نهایت می‌تواند ما را به محاسبات کوانتومی “ارتقای سطح 2” برساند که برای کاربردهای عملی به اندازه کافی قابل اعتماد است. زاندر در ادامه بیان کرد:

وظیفه کل اکوسیستم کوانتومی افزایش وفاداری کیوبیت‌ها و فعال کردن محاسبات کوانتومی تحمل‌پذیر خطا است تا بتوانیم از یک ماشین کوانتومی برای باز کردن راه‌حل‌هایی برای مشکلات حل‌ناپذیر قبلی استفاده کنیم.

به طور خلاصه، ما باید به کیوبیت‌های منطقی قابل‌اعتماد روی بیاوریم – که از ترکیب کیوبیت‌های فیزیکی متعدد با هم در کیوبیت‌های منطقی برای محافظت در برابر نویز و حفظ یک محاسبات طولانی (یعنی انعطاف‌پذیر) ایجاد می‌شود. با داشتن قطعات سخت افزاری با کیفیت بالا و قابلیت های دستیابی به خطای پیشرو که برای آن دستگاه طراحی شده، می توانیم نتایج بهتری نسبت به هر جزء منفرد به دست آوریم.

محققان می توانند در چند ماه آینده از طریق Azure Quantum Elements طعم محاسبات کوانتومی قابل اعتماد مایکروسافت را بچشند، جایی که به صورت پیش نمایش خصوصی در دسترس خواهد بود. هدف این است که حتی به سطح 3 ابر محاسبات کوانتومی فشار بیشتری دهیم، که از نظر تئوری قادر به مقابله با مسائل بسیار پیچیده مانند تغییرات آب و هوا و تحقیقات داروهای عجیب و غریب است. مشخص نیست چقدر طول می‌کشد تا واقعاً به آن نقطه برسیم، اما در حال حاضر، حداقل یک قدم به سمت محاسبات کوانتومی عملی نزدیک‌تر می‌شویم.