شرکت‌های مایکروسافت و کوانتینیوم از پیشرفت بزرگی در حوزه محاسبات کوانتومی از طریق پروژه مشترک «آژور کوانتوم» خبر داده‌اند که نقطه عطفی جدید در توسعه کیوبیت‌های منطقی، یکی از اجزای حیاتی برای محاسبات کوانتومی عملی، به‌شمار می‌رود.
این شرکت‌ها اعلام کرده‌اند که موفق به تولید نسل جدیدی از کیوبیت‌های منطقی بسیار قابل‌اعتماد شده‌اند که برای دستیابی به کاربردهای عملی محاسبات کوانتومی ضروری هستند.
در اوایل امسال، مایکروسافت و کوانتینیوم با استفاده از سیستم مجازی‌سازی کیوبیت مایکروسافت بر روی کیوبیت‌های تله‌یونی سری H از کوانتینیوم، موفق به تولید کیوبیت‌های منطقی بسیار قابل‌اعتمادی شدند. در آن زمان، آن‌ها چهار کیوبیت منطقی از ۳۰ کیوبیت فیزیکی تولید کردند، با نرخ خطای منطقی که ۸۰۰ برابر بهتر از نرخ خطای فیزیکی بود. با وجود این موفقیت، هر دو شرکت همچنان به دنبال بهبودهای بیشتر بودند.
اکنون همکاری این دو شرکت گسترش یافته است و به تولید ۱۲ کیوبیت منطقی از ۵۶ کیوبیت فیزیکی بر روی دستگاه H2 کوانتینیوم منجر شده است. این پیشرفت نشان‌دهنده ۹۹/۸ درصد دقت در عملیات دو کیوبیتی است.
مایکروسافت و کوانتینیوم همچنین موفق به نمایش درهم‌تنیدگی این کیوبیت‌های منطقی در یک پیکربندی پیچیده به نام حالت Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) شدند که از درهم‌تنیدگی‌های قبلی Bell پیچیده‌تر است. این فرآیند درهم‌تنیدگی با نرخ خطای مداری معادل ۰/۰۰۱۱ به دست آمد، که به‌طور چشمگیری از نرخ خطای کیوبیت‌های فیزیکی که ۰/۰۲۴ بود، بهتر است.
این پیشرفت‌ها صنعت را به محاسبات کوانتومی مقاوم به خطا نزدیک‌تر کرده و گامی اساسی به‌سوی تحقق کامل قابلیت‌های فناوری کوانتومی به شمار می‌رود.
مایکروسافت و کوانتینیوم تأثیر واقعی و کاربردهای علمی را نشان داده‌اند
علاوه بر پیشرفت‌های فنی، همکاری بین مایکروسافت و کوانتینیوم گامی مهم در راستای استفاده از محاسبات کوانتومی برای حل چالش‌های واقعی، به‌ویژه در زمینه شیمی است. با ترکیب کیوبیت‌های منطقی با هوش مصنوعی (AI) و محاسبات با عملکرد بالا مبتنی بر ابر (HPC)، این شرکت‌ها با موفقیت مشکل پیچیده‌ای را حل کردند: تخمین انرژی حالت پایه یک واسطه کاتالیزوری مهم.
این فرآیند با شبیه‌سازی HPC برای شناسایی فضای فعال کاتالیزور آغاز شد. سپس کیوبیت‌های منطقی برای شبیه‌سازی رفتار کوانتومی این فضای فعال به کار گرفته شدند. نتایج این شبیه‌سازی‌ها برای آموزش یک مدل هوش مصنوعی استفاده شد که در نهایت تخمین دقیقی از انرژی حالت پایه ارائه داد. این رویکرد یکپارچه اولین نمونه از ترکیب محاسبات کوانتومی، HPC و AI برای حل یک مسئله علمی است و کاربرد عملی فناوری‌های کوانتومی را نشان می‌دهد.
اگرچه نتایج فعلی هنوز به برتری کامل کوانتومی نرسیده‌اند — که به معنای توانایی رایانه‌های کوانتومی در حل مسائلی است که فراتر از توانایی رایانه‌های کلاسیک هستند — اما پتانسیل این سیستم‌ها را برای برتری در موقعیت‌های خاص نشان می‌دهد. رویکرد ترکیبی که در این مطالعه به‌کار رفته است نشان می‌دهد که چگونه محاسبات کوانتومی می‌تواند دقت محاسبات شیمیایی را به‌ویژه برای مسائل پیچیده‌ای که سیستم‌های کلاسیک با آن‌ها دست و پنجه نرم می‌کنند، بهبود بخشد.
مایکروسافت و کوانتینیوم با نمایش موفقیت‌آمیز از کارکردهای هیبریدی، نه‌تنها توانایی‌های کیوبیت‌های منطقی را برجسته می‌کنند، بلکه اهمیت یکپارچه‌سازی محاسبات کوانتومی با سایر فناوری‌های پیشرفته را نیز تأکید می‌کنند. با ترکیب محاسبات کوانتومی، AI و HPC، پژوهشگران قادر خواهند بود راه‌حل‌های نوآورانه‌ای برای چالش‌های علمی پیچیده توسعه دهند.
آژور کوانتوم: مرکز نوآوری محاسبات کوانتومی
پلتفرم آژور کوانتوم به‌عنوان یک مرکز اصلی عمل می‌کند که در آن محاسبات کوانتومی، AI و محاسبات با عملکرد بالا با هم هم‌پوشانی دارند. این اکوسیستم به‌گونه‌ای طراحی شده است که تعاملات بین معماری‌های سخت‌افزاری مختلف را تسهیل کند و به پژوهشگران اجازه دهد از مزایای هر فناوری استفاده کنند. با ادغام قابلیت‌های کوانتومی و AI، الگوریتم‌های یادگیری ماشین می‌توانند مجموعه داده‌های بزرگ را تحلیل کرده و بینش‌های معناداری استخراج کنند و به این ترتیب روند پژوهش و نوآوری را سرعت ببخشند.
مایکروسافت متعهد است که در آینده پلتفرم آژور کوانتوم را به‌منظور پشتیبانی از معماری‌های مختلف کیوبیت، از جمله کیوبیت‌های اتم خنثی و کیوبیت‌های توپولوژیکی، توسعه دهد. انتظار می‌رود که یکپارچه‌سازی این فناوری‌ها به بهبود قابلیت اطمینان و مقیاس‌پذیری محاسبات کوانتومی کمک کرده و در نهایت به توسعه سیستم‌هایی منجر شود که قادر به حل بزرگ‌ترین چالش‌های جهان هستند.
آینده‌ای امیدوارکننده برای محاسبات کوانتومی
رجب حاضره، مدیرعامل کوانتینیوم می‌گوید: «توانایی سیستم‌های ما در سه برابر کردن تعداد کیوبیت‌های منطقی در حالی که کمتر از دو برابر کردن تعداد کیوبیت‌های فیزیکی (از ۳۰ به ۵۶) را انجام داده‌ایم، گواهی بر دقت بالا و اتصال کامل سخت‌افزار سری H است.»
او اضافه می‌کند: «سخت‌افزار فعلی H2-1 همراه با سیستم مجازی‌سازی کیوبیت مایکروسافت، ما و مشتریانمان را به‌طور کامل به محاسبات کوانتومی مقاوم به سطح ۲ وارد کرده است. این همکاری قدرتمند پیشرفت‌های بیشتری را با ترکیب ابزارهای پیشرفته AI و HPC که از طریق آژور کوانتوم ارائه می‌شوند، فراهم خواهد کرد.»
این همکاری در حال شکل دادن به آینده محاسبات کوانتومی است و این فناوری را به کاربردهای عملی و واقعی نزدیک‌تر می‌کند که می‌تواند صنایع را دگرگون کند.