امکان‌پذیر به‌کارگیری کامپیوتر کوانتومی در مراکز سرور

ناظم نیوز: محاسبات کوانتومی سال‌ها در انحصار دانشمندان و در شرایط آزمایشگاهی در حال توسعه بوده است؛ اما پیشرفت‌های جدید، این فناوری انقلابی را به سمت کاربردهای عملی سوق می‌دهد. دستاوردهایی از جمله سیستم خنک‌کننده قوی‌تر، تراشه‌های پیشرفته‌تر، افزایش ظرفیت پردازش، پیشرفت در فرایند تصحیح خطا و… یادآوری می‌کنند که شاید تا عمومی شدن این نوع کامپیوتر در صنایع و تجارت‌های خاص، فاصله‌ای نداشته باشیم.
فیزیکدان‌های دانشگاه اینسبروک نمونه اولیه‌ای از کامپیوتر کوانتومی دام-یونی را ساخته‌اند که می‌تواند در صنعت مورد استفاده قرار بگیرد. کامپیوتر یادشده مانند مواردی که در مراکز داده در سراسر جهان یافت می‌شود، در بطن دو رک ۱۹ اینچی سرور جای می‌گیرد. در حقیقت ابعاد جمع‌وجور و عملکرد پایدار این کامپیوتر نشان می‌دهد که چگونه این فناوری می‌تواند به‌زودی در صنایع قابل دسترس باشد.
کامپیوترهای مبتنی بر کوانتوم در ‌مقایسه با کامپیوترها و ابرکامپیوترهای سنتی، می‌توانند عملکرد پردازشی به‌مراتب سریع‌تر و دقیق‌تری ارائه بدهند. ایده‌ی اصلی کامپیوتر‌ کوانتومی این است که می‌توان از خواص و قوانین فیزیک کوانتوم برای ذخیره‌سازی و پردازش داده‌ استفاده کرد. این بهبود عملکرد از طریق توانایی داشتن بیش از دو حالت منطقی و انجام دستورالعمل‌های مختلف با استفاده از تمام جایگشت‌های ممکن در یک زمان واحد به دست می‌آید.
کامپیوترهای کوانتومی با تکیه‌ بر ویژگی‌های ذرات زیراتمی، برخی محاسبات را سریع‌تر از کامپیوترهای کلاسیک انجام می‌دهند. در کامپیوترهای سنتی، محاسبات پردازشی در مبنای ۲ (باینری) انجام می‌شود و هر بیت در وضعیت خاموش یا روشن قرار می‌گیرد؛ اما واحد اطلاعات کوانتومی که کیوبیت (qbit) نام دارد، با استفاده از ویژگی‌ برهم‌نهی کوانتومی (Superposition) می‌تواند وضعیت خاموش و روشن یا هر مقداری بین آن‌ها را ارائه بدهد.
گفته می‌شود اخیرا دانشگاه اینسبروک زمینه‌های اساسی ساخت رایانه‌ی کوانتومی را در اتریش آغاز کرده است و به‌عنوان یکی از پرچم‌داران فناوری‌های کوانتومی اتحادیه اروپا، محققان دپارتمان فیزیک تجربی در اینسبروک، یک کامپیوتر کوانتومی دام-یونی در ابعاد کوچک ساخته‌اند که دستاوردی حیرت‌انگیز محسوب می‌شود. توماس مونز از دانشگاه اینسبروک، می‌گوید آزمایش‌های محاسبات کوانتومی آن‌ها معمولا فضای ۳۰ تا ۵۰ متر مربع را اشغال می‌کند که ساخت کامپیوترهای کوانتومی در ابعاد بسیار کوچک‌تر از نسخه‌های کنونی را نوید می‌دهد. وی در ادامه می‌گوید:
ما به دنبال این بودیم که فناوری‌های توسعه‌یافته در اینسبروک را در کم‌ترین فضای ممکن و در عین حال استانداردهایی که معمولاً در صنعت استفاده می‌شود، متناسب کنیم. دستگاه جدید نوید می‌دهد که رایانه‌های کوانتومی به‌زودی برای استفاده در مراکز داده آماده می‌شوند و نشان می‌دهد که برای ایجاد رایانه‌ی کوانتومی در ابعاد کوچک نیاز به کاهش عملکرد نیست.
کامپیوتر کوانتومی دام-یونی یا یون به دام افتاده یکی از روش‌های پیشنهادی برای یک کامپیوتر کوانتومی در مقیاس بزرگ است که به لطف آن، یون‌ها یا ذرات اتمی باردار را می‌توان در فضای آزاد با استفاده از میدان‌های الکترومغناطیسی، محدود و معلق کرد. کیوبیت‌ها در حالت‌های الکترونیکی پایدار هر یون ذخیره می‌شوند و اطلاعات کوانتومی می‌توانند از طریق حرکت کوانتیزه جمعی یون‌ها در یک دام مشترک (تعامل از طریق نیروی کولن) منتقل شوند. برای القای اتصال بین حالت‌های کیوبیت (برای عملکردهای تک‌کیوبیتی) یا اتصال بین حالت‌های داخلی کیوبیت و حالت‌های حرکتی خارجی (برای درهم‌تنیدگی بین کیوبیت‌ها) از لیزر استفاده می‌شود.