دستاورد بزرگ مایکروسافت در حوزه رایانش کوانتومی با معرفی تراشه Majorana 1

مایکروسافت ادعا می‌کند که به پیشرفت مهمی در محاسبات کوانتومی دست یافته است. این شرکت که ۱۷ سال روی توسعه فناوری‌های کوانتومی کار کرده، اکنون از تراشه Majorana 1 رونمایی کرده است.

معرفی تراشه Majorana 1 مایکروسافت با توسعه اولین توپوکاندکتور جهان

همانطور که احتمالا می‌دانید، در قلب رایانه‌های کوانتومی، کیوبیت‌ها قرار دارند که مانند بیت‌های باینری در رایانه‌های کلاسیک، واحد اصلی پردازش اطلاعات هستند. اما برخلاف بیت‌ها، کیوبیت‌ها به‌شدت ناپایدارند و در برابر نویزهای محیطی که می‌توانند باعث خطا یا از دست رفتن داده‌ها شوند، آسیب‌پذیرتر هستند. شرکت‌هایی مانند مایکروسافت، آی‌بی‌ام و گوگل سال‌هاست که در تلاشند کیوبیت‌ها را به همان سطح پایداری و قابلیت اطمینان بیت‌های کلاسیک برسانند.

تراشه پردازنده Majorana 1 می‌تواند یک میلیون کیوبیت را درون تراشه‌ای به اندازه پردازنده‌های معمولی رایانه‌های شخصی و سرورها جای دهد. اما چیزی که آن را از دیگر پردازنده‌های کوانتومی متمایز می‌کند، استفاده از ذره ماجورانا به‌جای الکترون‌ها برای انجام محاسبات است. مایکروسافت این موفقیت را با توسعه ماده‌ای که آن را «اولین توپوکاندکتور جهان» می‌نامد، به دست آورده است. این ماده نه‌تنها قادر به مشاهده، بلکه کنترل ذرات ماجورانا نیز هست، که در نتیجه، کیوبیت‌هایی با پایداری بسیار بالاتر ایجاد می‌کند.

Majorana 1 به‌اندازه‌ای کوچک است که به‌راحتی در کف دست جا می‌گیرد. مایکروسافت یافته‌های خود را در مجله Nature منتشر کرده است. در این مطالعه، محققان این شرکت موفق به ساخت کیوبیت توپولوژیکی شده‌اند. با استفاده از موادی مانند آرسنید ایندیوم و آلومینیوم، مایکروسافت توانسته است تاکنون هشت کیوبیت توپولوژیکی را روی یک تراشه قرار دهد و هدف نهایی این است که این تعداد را به یک میلیون کیوبیت افزایش دهد.

تراشه‌ای با ظرفیت یک میلیون کیوبیت می‌تواند شبیه‌سازی‌های فوق‌العاده دقیقی انجام دهد و درک ما از پدیده‌های طبیعی را به سطح جدیدی برساند. چنین پیشرفتی نه‌تنها در علم پزشکی و مواد تحول ایجاد می‌کند، بلکه مسیر را برای دستاوردهای علمی آینده هموار می‌سازد. محاسبات کوانتومی سال‌ها چنین آینده‌ای را نوید داده است و مایکروسافت معتقد است که توپوکاندکتور کلید اصلی این تحول خواهد بود.

زلفی عالم، معاون ارشد بخش کوانتومی مایکروسافت، درباره این پیشرفت می‌گوید:

ما در 17 سال گذشته بی‌وقفه روی این پروژه کار کرده‌ایم. این طولانی‌ترین تحقیق در تاریخ مایکروسافت است. حالا، بعد از سال‌ها تلاش، به نتایجی رسیده‌ایم که نه‌تنها شگفت‌انگیز هستند، بلکه کاملاً واقعی‌اند. این یافته‌ها مسیر محاسبات کوانتومی را به شکل اساسی متحول خواهند کرد.

عالم که پیش‌تر در توسعه فناوری HoloLens نقش داشت، اکنون یکی از چهره‌های کلیدی در پیشبرد برنامه‌های کوانتومی مایکروسافت است. چتان نایک، از کارشناسان ارشد فنی مایکروسافت، درباره مسیر توسعه این فناوری می‌گوید:

ما از پایه شروع کردیم و از خود پرسیدیم: چگونه می‌توان ترانزیستوری مخصوص عصر کوانتومی ساخت؟ چه ویژگی‌هایی باید داشته باشد؟ همین طرز فکر باعث شد به طراحی خاصی برسیم که کیفیت و جزئیات منحصربه‌فرد آن، امکان ایجاد کیوبیت‌های جدید و در نهایت، معماری کاملاً متفاوتی را فراهم کرده است.

مایکروسافت اخیراً به مرحله نهایی پروژه تحقیقاتی پیشرفته دفاعی ایالات‌متحده (DARPA)، موسوم به US2QC راه یافته و اکنون یکی از دو شرکت پیشگام در این رقابت است. هدف، ساخت یک رایانه کوانتومی مقاوم در برابر خطا بر اساس کیوبیت‌های توپولوژیکی است. چتان نایک در مورد این پیشرفت می‌گوید:

یک رایانه کوانتومی با یک میلیون کیوبیت، فقط یک دستاورد فنی نیست، بلکه کلیدی برای حل برخی از پیچیده‌ترین مشکلات علمی است. ما مسیر روشنی در پیش داریم، فناوری ما اثبات شده و معماری‌مان مقیاس‌پذیر است. توافق جدید با DARPA نشان‌دهنده تعهد ما به ساخت دستگاهی است که بتواند مرزهای علم را جابه‌جا کند و چالش‌های مهم جهان را حل کند.