Horse Ridge II، تراشه کوانتومی اینتل، با بهبودهای انقلابی معرفی شد

حالا تراشه جدید اینتل جدیدترین ریزپردازنده برای پردازش های کوانتومی است که می تواند نقش مهمی در پیشبرد اهدافش برای تامین قدرت محاسباتی برای نسل های بعدی کامپیوتر های کوانتومی ایفا کند.
حالا تراشه جدید اینتل جدیدترین ریزپردازنده برای پردازش های کوانتومی است که می تواند نقش مهمی در پیشبرد اهدافش برای تامین قدرت محاسباتی برای نسل های بعدی کامپیوتر های کوانتومی ایفا کند.

شرکت اینتل تراشه ای معروف به Horse Ridge II را با هدف پردازش های کوانتومی رونمایی کرده است که می تواند پایه گذار نسل های بعدی پردازش های کوانتومی باشد.تاریخچه محاسبات کوانتومی به کمتر از یک دهه می رسد اما در این مدت زمان کوتاه ایده و قدرتی بزرگ و انقلابی را به جهان نوید می دهد که این محاسبات می تواند پردازش های آینده را در کسری از ثانیه انجام بدهد. کامپیوتر های مبتنی بر کوانتوم توان عملکرد پردازشی به مراتب سریع تر و دقیقتری در مقایسه با سایر کامپیوتر های سنتی داردند.

ایده اصلی که توانسته کامپیوترهای کوانتومی را برتر از کامپیوتر های سنتی کند قابلیت بکارگیری خواص و فیزیک کوانتوم در ذخیره سازی و انجام محاسبات و عملیات بر روی داده ها است. کامپیوتر های کوانتومی بر روی ویژگی های کوانتوم ذرات زیر اتمی تکیه می کند تا برخی از محاسبات را سریع تر از کامپیوتر های کلاسیک انجام دهد. در سیستم های سنتی محاسبات پردازشی بر مبنای دودویی انجام می شود که هر بیت یا در وضعیت خاموش است یا روشن همان صفر و یک ، اما واحد اطلاعات کوانتومی کیوبیت، با استفاده از ویژگی های مبتنی بر کوانتوم می تواند وضعیت خاموش یا روش یا هر مقداری فی مابین این دو حالت را ارئه دهد که به آن برهم نهی superposition می گویند.

تا به امروز غول های اینترنتی نظیر گوگل ibm و اینتل برای دستیابی به برتری کوانتومی سخت در حال رقابت هستند، چرا که باور دارند این پردازش ها مانند هوش مصنوعی آیندهی صنعت را شکل خواهند داد. حالا تراشه جدید اینتل جدیدترین ریزپردازنده برای پردازش های کوانتومی است که می تواند نقش مهمی در پیشبرد اهدافش برای تامین قدرت محاسباتی برای نسل های بعدی کامپیوتر های کوانتومی ایفا کند.

حالا امروز اینتل دریک رویداد مجازی از آزمایشگاهش از نسل دوم تراشه های کنترل محاسبات کوانتومی اش پرده برداشت. این تراشه که با نام horse ridge ii بشناخته می شود نقطه عطف دیگری برای نزدیک شدن به محاسبات کوانتومی و غلبه بر مقیاس پذیری محسوب می شود و یک کنترل کننده نیز به حساب می اید . کنترل کننده در سال 2019 معرفی شد.

محققان شرکت اینتل برای اینکه بتوانند این تراشه را به حداکثر بهینگی و در عین بهره وری بالا پایدار و جدید بسازند ان را بر مبنای سیستم روی- تراشه مقیاس پذیر یا به اختصار soc طراحی کرده اند تا در دمای برودتی بتواند کار و کنترل الکترونیکی را ساده سازی کند و اتصالات مورد نیاز برای مقیاس های ظریف و کار با سیستم های بزرگ محاسبان کوانتومی را فراهم کند.

شاید بپرسید چرا ، به این دلیل که اغلب سیستم های محاسبات کوانتومی به دلیل تعداد بالای محسابات حرارت بالایی تولید می کنند. به همین دلیل باید انها را فقط در دمای نزدیک به انجماد به کار بیاندازند. حالا اینتل تلاش دارد این وضعیت وابستگی به حرارت را کاهش یا تغییر دهد. از این رو تراشه ی مربوط به بخش کنترل جدیدی را باید طراحی کنند که صد ها سیم را بین می برد که داخل جعبه خنک کننده موسوم به یخچال است و داخل کامپیوتر کوانتومی است. به عبارت دیگر این شرکت ها باید به جای استفاده از محفظه های یخچالی و بکارگیری سیستم های خنک سازی بر روی قابلیت های پردازنده کنترل کننده جدیدی اتکا کند که می تواند جهش بزرگی در پردازش کوانتومی محسوب شود.

در حال حاضر محققان حوزه کوانتوم با استفاده از سیستم های کوچکتر و با طراحی ویژه و بکارگیری مکانیسم های پیچیده کنترل با تعداد بسیار کم کیوبیت یا بیت کوانتوم در حال تحقیق هستند. کاربرد محاسبات کوانتومی برای رفع مشکلات محاسباتی امروزی ابتدا از هر چه چیزی به توانایی نیاز دارد تا بتواند مقیاس گذاری و کنترل هم زمان میلیون ها کیوبیت را با هماهنگی رصد و بررسی کند. و سخت از ان زمانی است که با افزایش تعداد کیوبیت ها مشکلاتی به وجود می اورد که ظرفیت و عملکرد سیستم کوانتومی را با چالش روبرو می کند.

یک یا ار مشکلاتی که محققان با ان سروکار دارند کاهش هماهنگی یا اصطلاحا وفاداری و عملکرد کیوبیت ها است. اینتل تلاش کرد با توسعه نسخه اولیه horse ridge و بتواند فناوری مالتی پلکسینگ را بهینه سازی کند که این اقدام انجام شد و کمک کرد خطاهای ناشی از تغییر فاز ها کاهش یابد. تغییر فاز به پدیده ای گفته یم شود که می تواند باعق برخورد بین کیوبیت هاا شود ان هم زمانی که کنترل کیوبیت ها در فرکانس های مختلف بسیار اهمیت دارد.

مهندسان به این توانایی در این تراشه دست پیدا کرده اند که بتوانند با دقت تحسین بر انگیزی فرکانس ها را تنظیم کنند و به سیستم کوانتومی کمک کنند که هنگام کنترل چند کیوبیت با همان خط فرکانس رادیویی rf برای ایجاد تغییر فاز سازگار شود و اتوماتیک اصلاح شود و باعث بهبود قابلیت اطمینان از گیت روی کیوبیت شود.

بر طبق نظر مدیر سخت افزار کوانتوم گروه تحقیقانی کامپوننت های اینتل جناب جیم کلارک ، محققان اینتل می توانند با بکارگیری کنترل کننده دمای برودتی به نام horse ridge ii ، قابلیت دستکاری و توانایی خواندن حالات کیوبیت و کنترل قابلیت چندین دروازه مورد نیاز برای میکس چندین کیوبیت را ایجاد کنند.

شرکت اینتل در این رویداد با اشاره به برتی تراشه و مکانیزم جدید ان به این نکته اشاره می کند که سیستم های کوانتومی کنونی برای کار کردن در دمای محیط نیاز به لوازم بساری از جمله کابل های کواکسیال دارند که به تراشه های کیوبیت داخل یخچال رقیق شده متصل اسند. به همین دلیل است که تراشه با سیم و سیستم های خنک کننده بودتی مختلفی احاطه شده. همین موضوع و ابعاد ظاهری میزان مصرف برق و بار حرارتی واحد برودتی و هزینه ها باعث می شود مقادیر زیادی کیوبیت در نظر گرفته نشود و اتلاف کیوبیت ها را شاهد باشیم.

حالا اینتل با حذف کردن قفسه تجهیزات و حذف بسیاری از سیم های تعبیه شده در یخچال برای افزایش کارکرد ماشین کوانتومی و کوچک کردن تراشه اولین گام مهم را برای کاهش مشکلات برداشته است. تیم آبی اینتل این ابزار های حجیم را با سیتسم soc جایگزین کرده و باعث شده طراحی سیستم ساده تر شود. همچنین با به کارگیری تکنیک های پیشرفته پردازش سیگنال موجب سرعت بخشیدن به فرایند زمان نصب و بهبود عملکرد محاسباتی کیوبیت شده است . هدف این اقدامات مقیاس دهی موثر به ماشین های کوانتومی با بکارگیری کیوبیت های بیشتر است.

این تراشه با بکارگیری soc های کوانتومی اینتل قابلی تولید پالس های rf را دارند که باعث دستکاری وضعیت کیوبیت به نام (درایو کیوبت) می شود. این دو ویژگی باعث کنترل پذیری بیشتر سیستم کوانتومی می شود. ضمنا زمینه ادغام چندین کنترل کننده الکترونیک خارجی soc را در یک یخچال برودتی فراهم می کند. مثل تبدیل کامپیوتر های نسخه اول به نسخه های پیشرفته که سبب می شود بزرگی و کاربرد سیستم ها افزایش یابد. هر چه تعداد کنترل کننده ها بیشتر باشد امکان مدیریت کیوبیت ها بیشتر می شود. به طور مثال بااین ویژگی می توانیم بازخوانی کیوبیت که امکان خواندن وضعیت فعلی کیوبیت را فراهم می کند را به دست بیاوریم. بازخوانی کیوبیت بیشتر از اسمش بسیار حائز اهمیت است. زیرا امکان تشخیص حالت های مختلف کیوبیت را روی تراشه با تاخیر زمانی کمتر و بدون ذخیره کردن مقداری داده زیاد فراهم یمکند و باعث افزایش بهره وری صرفه جویی در استفاده از حافظه و افزایش قدرت سیستم در محاسبات می شود.