تولید قطعه الکترونیکی ابررسانا

 به گزارش سرویس فضای مجازی خبرگزاری صدا و سیما؛ رایانه‌های کوانتومی نسل جدید رایانه‌ها هستند که می‌توانند در دنیای فناوری و رایانه انقلابی شگرف ایجاد کنند و در آینده‌ نه چندان دور در بازار به وفور دیده خواهند شد.
در حال حاضر شرکت‌های بزرگ فعال در این عرصه از جمله "آی.بی.ام"(IBM) تلاش‌های گسترده‌ای در تولید رایانه‌ها و پردازنده‌های کوانتومی را آغاز کرده‌اند.
در همین راستا آی.بی.ام در ماه مه از اولین پردازنده کوانتومی خود که با استفاده از شبکه تلفیقی الماس و سیلیکون تولید شده بود، رونمایی کرد.
گوگل از طرف دیگر در حال کار بر روی سرویس ابری رایانه‌های کوانتومی است و مایکروسافت نیز زبان برنامه‌نویسی آن را منتشر کرده است.
در کنار تمام این تلاش‌ها، اینتل نیز یک قدم بزرگ دیگر برداشته است و با استفاده از دانش مهندسی مواد پیشرفته یک قطعه ابررسانا برای رایانه‌های کوانتومی تولید کرده است و در اختیار شرکت "کیوتک"(QuTech)، شریک هلندی اینتل در زمینه رایانه‌های کوانتومی، قرار داده است.
بنا بر اعلام اینتل واحدهای داده‌ای در رایانه‌های کوانتومی موسوم به "کوبیت"(qubit) در دمایی 250 برابر سردتر از دمای فضا کار می‌کنند و به همین دلیل بسیار حساس هستند و باید در محیط‌هایی قرار داشته باشند که از نابودی داده‌ها جلوگیری شود.
گروه‌های تحقیقاتی اینتل در آریزونا و اورگان آمریکا موفق شدند راهی برای تولید چیپ‌های 17 کوبیتی بیابند که می‌توانند در دماهای بالا با ثبات بیشتری کار کنند.
این چیپ می‌تواند 10 تا 100 برابر نمونه‌های موجود ارسال و دریافت داده داشته باشد و می‌توان از آن برای ساخت چیپ‌های بزرگ‌تر نیز استفاده کرد.
قرار است شرکت کیوتک الگوریتم‌های محاسباتی متنوعی را بر روی این چیپ آزمایش کند و سرآغازی برای دوران محاسبات کوانتومی باشد.

رایانه کوانتومی ماشینی است که از پدیده‌ها و قوانین مکانیک کوانتوم مانند برهم نهی(Superposition) و درهم تنیدگی(Entanglement) برای انجام محاسباتش استفاده می‌کند.
رایانه‌های کوانتومی با رایانه‌های فعلی که با ترانزیستورها کار می‌کنند تفاوت اساسی دارند. ایده اصلی که در پس رایانه‌های کوانتومی نهفته است این است که می‌توان از خواص و قوانین فیزیک کوانتوم برای ذخیره‌سازی و انجام عملیات روی داده‌ها استفاده کرد. یک مدل تئوریک و انتزاعی از این ماشین‌ها، ماشین تورینگ کوانتومی(Quantum Turing Machine) است که رایانه‌ کوانتومی جهانی(Universal Quantum Computer) نیز نامیده می‌شود.
اگرچه محاسبات کوانتومی تازه در ابتدای راه قرار دارد، اما آزمایش‌هایی انجام شده که طی آنها عملیات محاسبات کوانتومی روی تعداد بسیار کمی از کوبیت‌ها اجرا شده است. تحقیقات نظری و عملی در این زمینه ادامه دارد و بسیاری از موسسات دولتی و نظامی از تحقیقات در زمینه رایانه‌های کوانتومی چه برای اهداف غیرنظامی و چه برای اهداف امنیتی مثل "تجزیه و تحلیل رمز"(Cryptanalysis) حمایت می‌کنند. اگر رایانه‌های کوانتومی در مقیاس بزرگ ساخته شوند، می‌توانند مسائل خاصی همچون "الگوریتم شُور"(Shor's Algorithm) را با سرعت خیلی زیاد حل کنند. البته باید توجه داشت که توابعی که توسط رایانه‌های کلاسیک "محاسبه پذیر"(Computable) نیستند، توسط رایانه‌های کوانتومی نیز محاسبه پذیر نخواهند بود. این رایانه‌ها نظریه چرچ-تورینگ را رد نمی‌کنند. رایانه‌های کوانتومی فقط برای ما سرعت بیشتر را به ارمغان می‌آورند.
بین رایانه‌های کلاسیک و رایانه‌های کوانتومی نسل آینده تفاوت اساسی وجود دارد. یک رایانه‌ کلاسیک براساس قوانین فیزیک کلاسیک دستورات از پیش تعیین شده‌ای را اجرا می‌کند، اما یک رایانه‌ کوانتومی دستگاهی است که یک پدیده فیزیکی را بر اساس مکانیک کوانتومی به صورت منحصربه‌فردی درمی‌آورد تا به صورت اساسی یک حالت جدید از پردازش اطلاعات را تشخیص دهد.
در یک رایانه‌ معمولی اطلاعات به صورت یک سری بیت کدگذاری می‌شوند و این بیت‌ها از طریق گیت‌های منطقی بولین که سری هستند برای نتیجه نهایی دستکاری می‌شوند به طور مشابه یک رایانه‌ کوانتومی، کوبیت‌ها یا بیت‌های کوانتومی را با اجرای یکی از گیت‌های کوانتومی دستکاری می‌کند و هر واحد انتقال بر روی یک تک کوبیت یا یک جفت کوبیت عمل می‌کند. با به کار بردن این کمیت‌های متوالی یک رایانه‌ کوانتومی می‌تواند یک واحد انتقال پیچیده از طریق مجموعه‌ای از کوبیت‌ها در بعضی حالات ابتدایی ایجاد کند.
پیشبرد پروژه ایجاد رایانه‌های کوانتومی در یک رایانه کوانتومی به جای استفاده از ترانزیستورها و مدارهای رایانه‌ای معمولی از اتم‌ها و سایر ذرات ریز برای پردازش اطلاعات استفاده می‌شود. یک اتم می‌تواند به عنوان یک بیت حافظه در رایانه عمل کند و جابجایی اطلاعات از یک محل به محل دیگر نیز توسط نور امکان می‌پذیرد.
گروهی از محققان در دانشگاه میشیگان برای ذخیره اطلاعات با استفاده از حالت مغناطیسی اتم از یک اتم کادمیم به دام افتاده در میدان الکتریکی استفاده کردند. در این روش انرژی توسط یک لیزر به درون اتم پمپاژ شده و اتم وادار به گسیل فوتونی می‌شود که رونوشتی از اطلاعات اتم را دربردارد و توسط آشکارساز قابل تشخیص است.
ذخیره اطلاعات در رایانه‌ها به صورت سری‌هایی از بیت‌های با حالت‌های روشن و خاموش صورت می‌گیرد. در اتم کادمیم در صورتی که میدان‌های مغناطیسی کوچک هسته و الکترون‌های بیرونی در یک جهت قرار بگیرند روشن و در خلاف جهت خاموش محسوب می‌شوند. محققان بر این باورند که اتم کادمیم در هریک از این حالات که باشد می‌تواند هزاران سال در همان حالت بماند.