معرفی نخستین کامپیوترهای کوانتومی قابل حمل در جهان

[مهرانه عسلی : )]

سوییچ ساینس روز گذشته از سه محصول جدید در حوزه پردازش کوانتومی رونمایی کرد. به ادعای این کمپانی، محصولات جدید رونمایی شده، نخستین کامپیوترهای کوانتومی قابل حمل در دنیا به شمار می روند. این دستگاه ها با بهره بردن از تکنولوژی SpinQ (یک کمپانی چینی پردازش کوانتومی واقع در شنزن) برای اهداف آموزشی طراحی و ساخته شده اند.



هدف از توسعه این دستگاه ها، گسترش تکنولوژی های کوانتومی برای حل مسائل سنگین علمی خواهد بود. با این وجود، این سه مدل کوانتاپ (ترکیب کوانتوم و لپ تاپ) تنها جنبه دست گرمی برای فناوری های کوانتومی را دارند و توان پردازشی آنها در مقایسه با قدرت واقعی رایانه های قدرتمند کوانتومی چندان قابل ملاحظه نیست!



حداکثر توان پردازشی این دستگاه های جدید سه کیوبیت (qubit) است که گویای ماهیت آموزشی آن هاست. برای مقایسه بد نیست به کامپیوتر سیکامور گوگل (Google) با ۵۱۲ کارت گرافیک یا پردازشگر کوانتومی ۴۳۳ کیوبیتی Osprey کمپانی IBM توجه داشته باشید! توان سه کیوبیتی این دستگاه ها طبیعتا برای اجرای هیچ پردازش کوانتومی معقولی قابل استفاده نیست. با این وجود، کاربران همچنان میتوانند مدارهای کوانتومی را برنامه ریزی و اجرا کنند و یا الگوریتم هایی سفارشی را تعریف نمایند.

سه محصول جدید معرفی شده توسط سوییچ ساینس به ترتیب Gemini Mini و Gemini و Triangulum نام دارند و سطوح مختلف پیچیدگی و طراحی را ارائه می کنند. با این وجود هر سه آنها از سیستم پرداش کوانتومی یکپارچه بهره می برند که قادر است در دمای محیط کار کند.



SpinQ برای چرخاندن کیوبیت ها از رزنانس مغناطیسی هسته ای (NMR) استفاده می کند که اولین بار در سال ۱۹۹۷ رونمایی شد. به همین جهت لپ تاپ های کوانتومی تازه وارد قادر به عملکرد در دمای محیط هستند. البته رزناتورهای مغناطیسی هسته ای قابلیت اسکیلینگ پایینی داشته و توانایی های کوانتومی آنها نیز چندان قابل توجه نیست.



مدل گمینی مینی

اولین مدل از کامپیوترهای کوانتومی جدید و قابل حمل سوییچ ساینس، مدل Gemini Mini است که ابعادی ۲۰۰ در ۳۵۰ در ۲۶۰ میلیمتری داشته و محصول پایه این کمپانی به شمار می رود. این لپ تاپ دو کیوبیتی ۱۴ کیلیوگرم وزن داشته و زمان همدوسی آن بالاتر از بیست میلی ثانیه است.



به گفته کمپاني سازنده، گیمینی مینی قادر است بر روی هر کیوبیت عملیات هایی حداکثر سی دروازه ای را انجام دهد. همچنین در صورتی که از مدارهای دو کیوبیتی استفاده شود، تعداد دروازه های مجاز این عملیات ها به بیش از ده تا می رسد.



این دستگاه از یک نمایشگر هم بهره برده و ۱۸ الگوریتم دمو را نیز شامل می شود که دربرگیرنده اسناد تمرینی متعدد نیز خواهد بود. گمینی مینی قیمتی ۸۱۰۴ دلاری داشته و توان مصرفی آن ۶۰ وات است.



مدل گمینی

مدل Gemini از لپ تاپ های کوانتومی سوییچ ساینس پسوند مینی را حذف کرده؛ اما تعداد کیوبیت ها را افزایش نمی دهد. در عوض پیچیدگی بیشتر طراحی این دستگاه امکان پردازش عملیات های با تعداد بیشتری دروازه را فراهم می کند؛ به طوریکه عملیات های یک کیوبیتی در آن قادر به ثبت ۲۰۰ سطح عمق بوده و عملیات های دو کیوبیتی قادر به پیشروی بیست سطح عمق هستند. در عین حال زمان همدوسی آن همچنان بالای ۲۰ میلی ثانیه باقی خواهند ماند.





این دستگاه پیچیده دربرگیرنده شش الگوریتم دمو بوده و برای کاربران حرفه ای تر طراحی و ساخته شده است. به همین جهت قیمت آن نیز در مقایسه با گمینی مینی بسیار بیشتر بوده و به حدود ۴۱۵۱۰ دلار می رسد. کیس این دستگاه بسیار شبیه کیس های جدید و جذاب Alienware طراحی شده و ابعادی در ۲۸۰ در ۵۳۰ میلیمتری دارد.



این دستگاه همچنین فاقد نمایشگر بوده و توانی صد واتی دارد.وزن Gemini برابر با ۴۴ کیلوگرم است.



مدل Triangulum

مدل Triangulum قدرتمندترین و پیشرفته ترین نمونه از کامپیوترهای کوانتومی قابل حمل جدید سوییچ ساینس است. این دستگاه با وزن ۴۰ کیلوگرم و ابعاد ۶۱۰ در ۳۳۰ در ۵۶۰ میلیمتر، قیمتی برابر با ۵۷۴۰۰ دلار دارد.



این محصول سه کیوبیتی بوده و زمان همدوسی آن دو برابر مدل های دیگر یعنی بیش از چهل میلی ثانیه است. در حقیقت SpinQ مدل Triangulum را برای دستیابی به زمان های همدوسی بالاتر طراحی کرده است. به این ترتیب میتوان پیش از ناهمدوسی وضعیت کیوبیت ها و از دست رفتن همه داده ها، تعداد عملیات های بیشتری را به انجام رساند.



این اتفاق در دستگاه های کوانتومی مبتنی بر NMR به معنای کاهش عمق گیت عملیات ها در مقایسه با مدل Gemini است؛ به طوری که بر روی یک کیوبیت واحد شاهد اجرای عملیات های حداکثر چهل گیتی هستیم و اگر مدارهای دو یا سه کیوبیتی را فعال کنیم، عمق عملیات ها به هشت دروازه می رسد. توان مصرفی مدل Triangulum از این کیوتاپ ها برابر با ۳۳۰ وات است.



احتمال این که کامپیوترها SpinQ آینده دنیای پردازش کوانتومی باشند بسیار کم است و تکنولوژی ای که چینی ها طراحی محصولاتشان را بر اساس آن بنا نهاده اند، احتمالا جایی در سیستم های پرداز کوانتومی آینده نخواهد داشت. همین امر پافشاری این کمپانی بر روی استفاده از این سیستم پردازشی کوانتومی را به امری عجیب تبدیل می کند؛ چرا‌که کمپانی های دیگری نظیر IBM، انویدیا، AWS و حتی خود SpinQ به استفاده از شبیه سازی های کامپیوترهای کوانتومی مبتنی بر فضای ابری رو آورده اند.



استفاده از این سیستم جدید امکان استفاده از انواع مختلف کیوبیت را فراهم کرده و قابلیت های پرداز کوانتومی متعددی را در اختیار کاربران قرار می دهد.



بر اساس آن چه گفته شد، با وجود این که محصولات جدید سوییچ ساینس نخستین کامپیوترهای کوانتومی قابل حمل دنیا به شمار میروند، ولی بیشتر با هدف ایجاد هیجان بین کاربران و جلب توجه رونمایی شده و احتمالا زودتر از آنچه انتظار میرود به فراموشی سپرده خواهند شد.



در عین حال عرضه همین محصولات می تواند نویدبخش ساخت لپ تاپ های کوانتومی پیشرفته و بسیار قدرتمند در آینده نزدیک باشد.