چیپ‌های کوانتومی ظرف دو سال بر چیپ‌های استاندارد غلبه می‌کنند

به گزارش پیوست، شرکت IBM می‌گوید که چیپ محاسباتی «Eagle» یا عقاب ۱۲۷ کیوبیت دارد. کیوبیت در واقع همان بیت در دنیای کوانتومی یا واحد قدرت پردازش آنها است. کامپیوتر‌های کلاسیک با استفاده از «بیت»‌ کار می‌کنند که دو حالت صفر و یک دارد اما کیوبیت‌ها در هرلحظه می‌توانند هم یک و هم صفر باشند.

این موضوع در نهایت سرعت کامپیوتر‌های کوانتومی را نسبت به همتایان قدیمی‌اش بهبود می‌بخشد اما ساخت کیوبیت‌ها بسیار دشوار است و برای فعالیت درست به یخچال‌های عظیم نیاز دارند. در حالی که تازه‌ترین چیپ اپل یا همان M1 Max، پنجاه و هفت میلیارد ترانزیستور دارد، IBM مدعی است که چیپ Eagle این شرکت اولین چیپی است که بیشتر از ۱۰۰ کیوبیت ظرفیت دارد.

به گفته IBM، تکنیک‌های تازه‌ای که این شرکت در ساخت این چیپ که در تاسیسات نیویورک این شرکت تولید می‌شود، در نهایت به کیوبیت بیشتر منتهی شده و همچنین به پیشرفت‌هایی در سیستم‌های کنترل و یخچال کامپیوتر‌های کوانتومی می‌انجامد. این شرکت روز دشنبه اعلام کرد که قصد دارد چیپی به نام «Osprey» را با ۴۳۳ کیوبیت و چیپ «Condor» را با ۱۱۲۱ کیوبیت در سال ۲۰۲۲ تولید کند.

به گفته آنها با تولید این چیپ‌ها IBM به «برتری کوانتومی» دست پیدا می‌کند و کامپیوتر‌های کوانتومی می‌توانند کامپیوتر‌های کلاسیک را شکست دهند.

با این حال داریو گیل، یکی از نمایندگان ارشد IBM و رئیس بخش تحقیقات این شرکت، می‌گوید که این به معنای پیشی گرفتن کامپیوترهای کوانتومی از تمام کامپیوترهای سنتی نیست. در واقع، چش اندازی که IBM تصور می‌کند جهانی است که برخی از یک اپلیکیشن کامپیوتری روی چیپ‌های سنتی اجرای می‌شود و برخی از بخش‌های دیگر آن از چیپ‌های کوانتومی استفاده می‌کنند.

گیل می‌گوید: «ما باور داریم که در دو سال آینده می‌توانیم یک برتری کوانتومی را به نوعی که ارزش عملی داشته باشد تثبیت کنیم.»

ابرکامپیوترهای کلاسیک نمی‌توانند چیپ‌ کوانتومی را شبیه سازی کنند

شرکت IBM مدعی است که چیپ Eagle اولین پردازنده‌ای است که ابر کامپیوتر‌های سنتی قادر به شبیه‌سازی آن نیستند. به گفته این شرکت برای این کار به بیت‌هایی بیشتر از اتم‌های بدن تمام انسان‌های کره زمینه نیاز داریم. IBM این پیشرفت را مدیون طراحی تازه‌ای می‌داند که اجزای پردازنده را در سطوح مختلف فیزیکی کنترل می‌کند در حالی که کیوبیت‌ها در یک لایه واحد قرار می‌گیرند. این طراحی به نوعی است که امکان افزایش قابل توجه قدرت محاسباتی را فراهم می‌کند.

یکی از جوانب چیپ جدید که IBM صحبتی درمورد آن نکرده حجم کوانتومی است. این معیار که توسط IBM ابداع شده سعی دارد با نگاهی کلی به بخش‌های مختلف یک کامپیوتر کوانتومی عملکرد آن را بسنجد. این معیار نه تنها تعداد کیوبیت‌ها، بلکه نحوه ارتباط آنها با یکدیگر را هم مدنظر قرار می‌دهد. هرچه حجم کوانتومی بالاتر باشد، توان محاسباتی آن کامپیوتر کوانتومی برای حل مساله‌ها بیشتر است.

جری چاو، مسئول واحد توسعه سیستم‌های سخت افزاری کوانتوم در IBM، در مصاحبه با وبسایت Engadget گفت: «اولین پردازنده ۱۲۷ کیوبیتی ایگل به عنوان یک سیستم اکتشافی در فضای ابری IBM و  برای انتخاب اعضای شبکه کوانتوم IBM استفاده می‌شود. سیستم‌های اکتشافی دسترسی زودهنگام را به تازه‌ترین تکنولوژی‌های ما فراهم می‌کنند و ما میزان فعالیت یا سطح مشخصی از عملکرد مداوم را که در حجم کوانتومی محاسبه می‌شود تضمین نمی‌کنیم.»

بدون اطلاع از حجم کوانتومی پردازنده ایگل، به سختی می‌توان آن را با محصولات فعلی بازار مقایسه کرد. شرکت هانی‌ول (Honeywell) مدعی شد که سیستم مدل H1 این شرکت با تنها ۱۰ کیوبیت متصل به حجم کوانتومی ۱۲۸ رسیده است. همچنین IBM پیشتر در ابتدای سال از یک سیستم ۲۷ کیوبیتی با حجم کوانتومی ۶۴ خبر داد. مشخصا این پردازنده جدید قدرت بیشتری نسبت به نسل قبلی دارد اما تعداد کیوبیت‌ها تنها معیار سنجش عملکرد نیست.

جالب اینکه IBM ادعایی مبنی بر پیشتازی مطلق این چیپ جدید ندارد. طبق اعلام این شرکت، چیپ ایگل گامی رو به جلو است اما هنوز در این حد نیست که بتوان مسائلی را حل کند که کامپیوتر‌های کلاسیک قادر به حل آن نیستند. گوگل در سال ۲۰۱۹ و با تکیه بر سیستم سیکامور (Sycamore) مدعی پیشتازی در این حوزه شد. شرکت IBM در آن زمان اعلام کرد که ادعای گوگل قابل دفاع نیست و این شرکت تنها کامپیوتری ساخته که یک معادله خاص را حل می‌کند.

منبع: Reuters, Engadget