ساخت نخستین ماشین کوانتومی در مقیاس بزرگ با عملکرد پیوسته: پایدار ماندن بیش از ۳۰۰۰ کیوبیت برای دو ساعت
عنوان خبر: ساخت نخستین ماشین کوانتومی در مقیاس بزرگ با عملکرد پیوسته: پایدار ماندن بیش از ۳۰۰۰ کیوبیت برای دو ساعت
ژانر/موضوع: اتم خنثی
تاریخ انتشار خبر: 25 سپتامبر 2025
لینک خبر: harvard.edu
چکیده:
پژوهشگران هاروارد، MIT و شرکت QuEra موفق به ساخت نخستین ماشین کوانتومی بزرگمقیاس با عملیات پیوسته شدند. این سیستم توانست بیش از ۳۰۰۰ کیوبیت اتم خنثی را برای بیش از دو ساعت پایدار نگه دارد و بر مشکل دیرینهی از دست رفتن اتمها غلبه کند؛ مشکلی که پیشتر سیستمها را به اجرای کوتاه و ناپیوسته محدود میکرد. طراحی جدید از نوار نقالههای نوری برای انتقال مخزنهای اتمی و از انبرک های نوری برای جایگذاری دقیق آنها استفاده میکند و امکان جایگزینی کیوبیتهای از دسترفته را با سرعت ۳۰۰ هزار اتم در ثانیه فراهم میسازد، بدون آنکه حالتهای کوانتومی ذخیرهشده آسیب ببینند. در طول دو ساعت، بیش از ۵۰ میلیون اتم در این سامانه بازچرخانی شدند و در اصل میتواند به طور نامحدود عمل کند. این پیشرفت نهتنها مقیاسپذیری را ارتقا میدهد بلکه زمینه را برای تصحیح خطای پایدار، شبیهسازیهای طولانی کوانتومی و نسل جدید ساعتها و حسگرهای اتمی فراهم میکند.
شرح کامل خبر:
در یک پیشرفت بزرگ در حوزهی محاسبات کوانتومی مبتنی بر اتمهای خنثی، پژوهشگران دانشگاههای هاروارد، MIT و شرکت QuEra نخستین ماشین کوانتومی در مقیاس بزرگ با عملکرد پیوسته را معرفی کردهاند؛ دستاوردی که بر یک گلوگاه اساسی و دیرپا در این زمینه غلبه میکند. این سیستم که نتایج آن در ژورنال Nature گزارش شده است، توانست آرایهای شامل بیش از ۳۰۰۰ کیوبیت را برای مدتی بیش از دو ساعت پایدار نگه دارد، در حالی که همزمان از دست رفتن کیوبیتها را بهطور پویا جبران میکرد که چالشی همیشگی در پلتفرمهای اتم خنثی بود.
اتمهای خنثی که توسط لیزرها در آرایههای منظم کنترل میشوند، یکی از امیدبخشترین گزینهها برای سیستمهای کوانتومی مقیاسپذیر به شمار میروند و در زمینههایی مانند شبیهسازی کوانتومی، مترولوژی، ساعتهای اتمی و شبکهسازی کوانتومی کاربرد دارند. با این حال، این پلتفرمها معمولاً به حالت پالسوار محدود بودهاند، زیرا اتمها ناگزیر از تلههای خود فرار کرده و اطلاعات کوانتومی ذخیرهشده را از بین میبرند. این موضوع باعث میشد که هر آزمایش نیازمند توقف، بارگذاری مجدد و آغاز دوباره باشد؛ فرآیندی که اجرای مدارهای عمیق کوانتومی و کاربردهای بلندمدت را ناممکن میکرد.
تیم هاروارد با طراحی یک معماری آزمایشی برای بارگذاری پیوسته این مشکل را حل کرد. آنها با بهرهگیری از دو نوار نقاله مشبک نوری (optical lattice conveyor belts) به عنوان مخزن اتم، اتمها را به ناحیه محاسباتی منتقل کردند، جایی که انبرکهای نوری آنها را بدون اختلال در کیوبیتهای مجاور در جای مناسب قرار میدهند. این سامانه قادر است تا ۳۰۰ هزار اتم در ثانیه بارگذاری کند، بیش از ۳۰ هزار کیوبیت با مقداردهی اولیه (initialized qubits) در ثانیه ایجاد کند و مهمتر از همه، اتمها را در حالتهای اسپینقطبیده یا برهمنهی همدوس جایگزین سازد؛ امکانی که همزمان همدوسی کیوبیتهای موجود را حفظ میکند.
این دستاورد تنها به مقیاس مربوط نمیشود، بلکه پایداری را نیز هدف گرفته است: بیش از ۵۰ میلیون اتم در طول اجرای دو ساعته بازچرخانی شدند و در اصل، این سیستم میتواند به طور نامحدود کار کند. به گفتهی Mikhail Lukin، نویسندهی ارشد مقاله، توانایی جایگزینی پیوستهی کیوبیتها میتواند از صرفاً افزایش تعداد آنها مهمتر باشد.
پیامدهای این موفقیت فراتر از محاسبه است: حذف گامهای محدودکننده در مترولوژی دقیق و ساعتهای اتمی، فراهمسازی بستر برای تصحیح خطای کوانتومی پایدار و گشودن مسیر به سمت رایانههای کوانتومی مقاوم در برابر خطا با قابلیت انجام میلیاردها عملیات. این پژوهش همچنین مکمل پیشرفتهای همزمان همان گروه در زمینهی آرایههای اتمی بازپیکربندیپذیر برای شبیهسازی مغناطیسهای کوانتومی عجیب و معماریهای نوین برای تصحیح خطا است که بر چندمنظوره بودن پلتفرمهای اتم خنثی تأکید دارد.
این دستاورد معیاری تازه در برابر دیگر تلاشهای بزرگمقیاس، مانند آرایهی ۶۱۰۰ کیوبیتی کلتک که کمتر از ۱۳ ثانیه پایدار بود، ایجاد میکند. در مقابل، سامانهی هاروارد-MIT با بارگذاری مداوم نخستین گام واقعی به سوی ماشینهای کوانتومی “زنده” — بیانتها، بازپیکربندیپذیر و مقاوم را نمایان ساخته است.
منابع:
[1] https://news.harvard.edu/gazette/story/2025/09/clearing-significant-hurdle-to-quantum-computing/
[2] https://www.nature.com/articles/s41586-025-09596-6
دیدگاه خود را درباره این خبر با ما به اشتراک بگذارید.
