جهش کوانتومی در MIT؛ ارتباط مستقیم و درهم‌تنیدگی از راه دور بین پردازنده‌ها ممکن شد

دانشمندان دانشگاه ام.آی.تی با اختراع دستگاهی جدید، راه را برای ارتباط مستقیم و ایجاد درهم‌تنیدگی کوانتومی بین پردازنده‌های مجزا و دور از هم هموار کردند. این پیشرفت، محدودیت‌های معماری فعلی رایانه‌های کوانتومی را از میان برداشته و افق‌های تازه‌ای در این حوزه می‌گشاید.

دانشمندان دانشگاه ام.آی.تی با ایجاد دستگاهی جدید، امکان ارتباط مستقیم و درهم‌تنیدگی میان پردازنده‌های کوانتومی از راه دور را فراهم کردند.

به گزارش ایسنا، در حال حاضر، معماری‌های موجود در رایانه‌های کوانتومی تنها ارتباط محدودی میان واحدهای پردازش کوانتومی (QPU) فراهم می‌کنند. این ارتباط بصورت «نقطه‌به‌نقطه» است؛ به این معنا که اطلاعات باید از طریق زنجیره‌ای از چندین گره منتقل شوند تا به مقصد برسند. این فرایند احتمال مواجهه اطلاعات کوانتومی با نویز را افزایش داده و احتمال بروز خطا را بیشتر می‌کند.

به گزارش ایسنا و به نقل از لایوساینس، با این حال، دستگاه جدیدی که دانشمندان ام.آی.تی (MIT) توسعه داده‌اند، امکان ارتباط «همه‌به‌همه» را فراهم می‌کند؛ بطوری‌که تمام پردازنده‌ها در یک شبکه می‌توانند مستقیماً با هر پردازنده‌ دیگری ارتباط برقرار کنند. پژوهشگران روش خود را که بر پایه «درهم‌تنیدگی از راه دور» است، در مطالعه‌ای که در ۲۱ مارس در نشریه «نِیچر فیزیکس» (Nature Physics) منتشر شده، توضیح داده‌اند.

درهم‌تنیدگی از راه دور حالتی است که در آن دو ذره به هم متصل می‌شوند و اطلاعات را حتی در فواصل بسیار دور با یکدیگر به اشتراک می‌گذارند. هر تغییری در یکی از ذرات درهم‌تنیده، بلافاصله بر دیگری تأثیر می‌گذارد. این پدیده برای محاسبات کوانتومی حیاتی است، زیرا اجازه می‌دهد کیوبیت‌ها با یکدیگر هم‌بستگی پیدا کرده و بعنوان یک سیستم واحد عمل کنند. در نتیجه، می‌توان الگوریتم‌هایی ایجاد کرد که با رایانه‌های کلاسیک غیرممکن‌اند، اما تنها جابه‌جا کردن فوتون‌ها میان ماژول‌ها به‌تنهایی باعث ایجاد درهم‌تنیدگی نمی‌شود. برای دستیابی به این هدف، تیم تحقیقاتی مجبور بود هم کیوبیت‌ها و هم فوتون را به‌صورت خاصی آماده‌سازی کند، به‌گونه‌ای که پس از انتقال، دو ماژول یک فوتون مشترک داشته باشند.

برای وادار کردن دو ماژول به اشتراک‌گذاری یک فوتون، پژوهشگران مجبور بودند پالس‌های گسیل فوتون را در نقطه میانی قطع کنند. به‌عبارت دیگر، این کار باعث می‌شد که نیمی از فوتون توسط ماژول گیرنده جذب شود، در حالی که نیمه‌ دیگر در ماژول فرستنده باقی بماند. این تقسیم فوتون به‌طور مؤثری باعث شد که فوتون بین دو ماژول مشترک باشد و زمینه‌ ایجاد درهم‌تنیدگی فراهم شود، اما مشکل این روش آن بود که فوتون‌ها در هنگام عبور از موج‌بر دچار تحریف می‌شدند، و این تحریف می‌توانست فرایند جذب را مختل کرده و درهم‌تنیدگی را دچار اختلال کند. برای رفع این نقص در معماری، تیم تحقیقاتی تصمیم گرفت فوتون‌ها را پیش از ارسال به‌طور کنترل‌شده تحریف کند تا جذب آن‌ها در مقصد به حداکثر برسد. با این روش، آن‌ها توانستند سطح جذب را تا ۶۰٪ افزایش دهند.

به گفته‌ نویسنده اصلی این پژوهش و دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی برق و علوم کامپیوتر، این روش قابلیت استفاده گسترده در کاربردهای عملی رایانش کوانتومی را دارد.

او در این باره می‌گوید: «در اصل، پروتکل تولید درهم‌تنیدگی از راه دور ما می‌تواند به انواع دیگر رایانه‌های کوانتومی، همچنین سامانه‌های بزرگ‌تر اینترنت کوانتومی نیز گسترش یابد.»

کانال عصر ایران در تلگرام