شرکت Riverlane رمزگشای سخت‌افزاری خود برای تصحیح خطای کوانتومی به صورت آنی را معرفی کرد

عنوان خبر: شرکت Riverlane رمزگشای سخت‌افزاری خود برای تصحیح خطای کوانتومی به صورت آنی را معرفی کرد
ژانر/موضوع: محاسبات کوانتومی، تصحیح خطای کوانتومی

تاریخ انتشار خبر:17 دسامبر 2025
لینک خبر: riverlane.com

چکیده:
شرکت Riverlane دو روز پیش از رمزگشای خوشه‌بندی محلی (Local Clustering Decoder یا LCD) خود رونمایی کرده است؛ یک رمزگشای سخت‌افزاری برای تصحیح خطای کوانتومی که به‌طور خاص برای معماری کد سطحی (Surface Code) طراحی شده است.

این رمزگشا که روی سخت‌افزار FPGA پیاده‌سازی شده، هر دور رمزگشایی را در کمتر از یک میکروثانیه انجام می‌دهد و هم‌زمان دقت بالایی را حفظ می‌کند؛ دستاوردی که یک بده‌بستان قدیمی میان سرعت، دقت و مقیاس‌پذیری در تصحیح خطای کوانتومی را برطرف می‌سازد. نوآوری اصلی LCD در ترکیب خوشه‌بندی محلی با مدل‌سازی تطبیقی نویز نهفته است. خطاهایی که روی کیوبیت‌های مجاور آشکار می‌شوند در قالب خوشه‌ها گروه‌بندی شده و به‌صورت موازی برطرف می‌گردند؛ رویکردی که به‌طور طبیعی با اجرای موازی گسترده روی FPGA سازگار است. نکته‌ی کلیدی این است که رمزگشا در حین کار، مدل داخلی نویز خود را به‌طور پیوسته به‌روزرسانی می‌کند؛ بنابراین می‌تواند به تغییرات شرایط سخت‌افزاری و خطاهای هم‌بسته، از جمله نشت (leakage)—که در آن کیوبیت‌ها به حالت‌های انرژی بالاتر می‌روند—واکنش نشان دهد. این تطبیق‌پذیری باعث می‌شود با افزایش اندازه‌ی سیستم و پیچیدگی نویز، دقت حفظ شود.

رمزگشای LCD هسته‌ی اصلی اِستَکِ تصحیح خطای آنی Deltaflow شرکت ریورلِین است و هم‌اکنون روی چندین پلتفرم محاسبات کوانتومی، از جمله Infleqtion، Oxford Quantum Circuits، آزمایشگاه ملی Oak Ridge و Rigetti Computing به‌کار گرفته شده است. این استقرارها سازگاری رمزگشا با انواع مختلف کیوبیت‌ها و واحدهای پردازش کوانتومی (QPU) را نشان می‌دهد. این فناوری همچنین از طریق Deltakit—پلتفرم نرم‌افزاری ریورلِین—برای یادگیری و آزمایش تصحیح خطای کوانتومی در دسترس است.

شرح کامل خبر:

شرکت ریورلِین (Riverlane) مقاله‌ای را در مجله‌ی Nature Communications منتشر کرده است که در آن رمزگشای خوشه‌بندی محلی (Local Clustering Decoder یا LCD) معرفی می‌شود؛ یک رمزگشای سخت‌افزاری برای تصحیح خطای کوانتومی (QEC) که به‌طور ویژه برای معماری‌های کد سطحی (Surface Code) طراحی شده است. کدهای سطحی به‌طور گسترده به‌عنوان عملی‌ترین مسیر به‌سوی محاسبات کوانتومی مقاوم در برابر خطا شناخته می‌شوند، زیرا تحمل نسبتاً بالایی نسبت به نرخ خطای فیزیکی دارند و تنها به تعاملات نزدیک‌ترین همسایه متکی هستند. با این حال، پیاده‌سازی عملی آن‌ها مستلزم رمزگشایی کلاسیکِ بسیار سریع و قابل‌اعتماد از سیگنال‌های خطا است؛ موضوعی که با بزرگ‌تر شدن سامانه‌ها به یکی از گلوگاه‌های اصلی تبدیل شده است.

تصحیح خطای کوانتومی بر پایه‌ی اندازه‌گیری‌های تکرارشونده‌ی کیوبیت‌های کمکی انجام می‌شود تا داده‌های سندرم (Syndrome Data) استخراج گردد؛ داده‌هایی که نشان می‌دهند خطاها به احتمال زیاد در کدام کیوبیت‌های داده رخ داده‌اند. این اطلاعات باید توسط یک رمزگشا (Decoder) به صورت آنی پردازش شوند تا عملیات اصلاحی مناسب تعیین گردد. با مقیاس‌پذیر شدن پردازنده‌های کوانتومی به هزاران یا حتی میلیون‌ها کیوبیت، حجم داده‌های سندرم به‌شدت افزایش می‌یابد و رمزگشایی باید در بازه‌های زمانی بسیار کوتاه—اغلب کمتر از یک میکروثانیه—انجام شود تا از انباشت سریع خطاها جلوگیری گردد. تا پیش از این، رمزگشاها با یک بده‌بستان اساسی روبه‌رو بودند: الگوریتم‌های سریع معمولاً دقت را فدا می‌کردند، در حالی که رمزگشاهای بسیار دقیق اغلب بیش از حد کند یا از نظر محاسباتی غیرقابل‌مقیاس بودند.

رمزگشای خوشه‌بندی محلی ریورلِین این چالش را با ترکیب اجرای سخت‌افزاری پرسرعت، پردازش موازی و آگاهی تطبیقی از نویز در یک طراحی واحد برطرف می‌کند. LCD که روی آرایه‌های منطقی قابل‌برنامه‌ریزی میدانی (FPGA) پیاده‌سازی شده است، یک دور کامل رمزگشایی کد سطحی را در کمتر از یک میکروثانیه انجام می‌دهد و بدین ترتیب رمزگشایی واقعاً آنی را ممکن می‌سازد. این سطح از کارایی برای پردازنده‌های کوانتومی فعلی و آینده حیاتی است، زیرا تأخیر رمزگشایی به‌طور مستقیم طول عمر کیوبیت‌های منطقی را محدود می‌کند.

LCD با شناسایی و گروه‌بندی رخدادهای خطای نزدیک به یکدیگر در قالب خوشه‌های محلی عمل می‌کند؛ خوشه‌هایی که می‌توان آن‌ها را به‌صورت مستقل و موازی حل کرد. این ساختار محلی، رمزگشا را ذاتاً مقیاس‌پذیر می‌کند و آن را برای شتاب‌دهی سخت‌افزاری بسیار مناسب می‌سازد. وجه تمایز اصلی LCD نسبت به رمزگشاهای سخت‌افزاری پیشین، تطبیق‌پذیری آن است: هم‌زمان با اجرای رایانه‌ی کوانتومی، رمزگشا به‌طور پیوسته مدل داخلی نویز خود را بر اساس الگوهای خطای مشاهده‌شده به‌روزرسانی می‌کند. این ویژگی امکان واکنش به منابع نویز غیرایده‌آل و زمان‌متغیر—از جمله خطاهای هم‌بسته و نشت (Leakage)، که در آن کیوبیت‌ها از زیر‌فضای محاسباتی به حالت‌های انرژی بالاتر می‌روند—را فراهم می‌سازد؛ پدیده‌ای که یکی از چالش‌برانگیزترین مکانیسم‌های خطا در سخت‌افزارهای واقعی کوانتومی است.

این رویکرد تطبیقی به LCD اجازه می‌دهد حتی با تغییر شرایط سخت‌افزاری یا افزایش اندازه‌ی سیستم، دقت بالای رمزگشایی را حفظ کند؛ قابلیتی که به‌طور گسترده به‌عنوان پیش‌شرط اجرای محاسبات کوانتومی بلندمدت شناخته می‌شود. این پژوهش برای نخستین بار نشان می‌دهد که سرعت لحظه‌ای، دقت بالا و عملکرد تطبیقی می‌توانند به‌طور هم‌زمان در یک رمزگشای سخت‌افزاری تحقق یابند و بدین ترتیب یکی از محدودیت‌های دیرینه‌ی این حوزه برطرف شود.

LCD هسته‌ی اصلی استک تصحیح خطای آنی Deltaflow این شرکت را تشکیل می‌دهد. نسخه‌ی کنونی این استک، Deltaflow 2، هم‌اکنون روی چندین پلتفرم محاسبات کوانتومی—از جمله سیستم‌های توسعه‌یافته توسط Infleqtion، Oxford Quantum Circuits، آزمایشگاه ملی Oak Ridge و Rigetti Computing—به‌کار گرفته شده است. این استقرارها نشان می‌دهند که رمزگشا می‌تواند با فناوری‌های سخت‌افزاری متنوع و انواع مختلف کیوبیت‌ها یکپارچه شود. برای پژوهش و آزمایش، همین مفاهیم رمزگشایی از طریق Deltakit، پلتفرم نرم‌افزاری شرکت Riverlane برای یادگیری و نمونه‌سازی گردش‌کارهای تصحیح خطای کوانتومی، نیز در دسترس هستند.

در چشم‌انداز آینده، Riverlane رمزگشای خوشه‌بندی محلی را به‌عنوان یکی از بلوک‌های سازنده‌ی بنیادین در مسیر دستیابی به محاسبات کوانتومی مقاوم در برابر خطا و در مقیاس کاربردی (Utility-Scale) معرفی می‌کند؛ نقطه‌ای که در آن پردازنده‌های کوانتومی قادر خواهند بود الگوریتم‌های طولانی و پیچیده‌ای را به‌صورت قابل‌اعتماد اجرا کنند که از توان هر رایانه‌ی کلاسیک فراتر است. نقشه‌ی راه این شرکت شامل Deltaflow 3—با زمان‌بندی انتشار در اواخر سال ۲۰۲۶—است که قابلیت تصحیح خطای پیوسته با «منطق جریانی» (Streaming Logic) را معرفی خواهد کرد. این قابلیت امکان تشخیص و اصلاح مداوم خطاها را هم‌زمان با اجرای عملیات روی کیوبیت‌های منطقی فراهم می‌کند، نه صرفاً در چرخه‌های گسسته؛ امری که برای سامانه‌هایی با میلیون‌ها یا میلیاردها عملیات منطقی ضروری است.

در مجموع، مقاله‌ی منتشرشده در Nature Communications نشان می‌دهد که تصحیح خطای کوانتومیِ آنی، تطبیقی و مبتنی بر سخت‌افزار اکنون از نظر فنی عملی شده است؛ دستاوردی که گامی مهم به‌سوی محاسبات کوانتومی کاربردی و در مقیاس بزرگ محسوب می‌شود و یکی از بحرانی‌ترین موانع در مسیر دستیابی به مزیت کوانتومی در کاربردهای واقعی را کاهش می‌دهد.

منابع:

[1] https://www.riverlane.com/news/riverlane-unveils-first-hardware-decoder-to-deliver-real-time-scalable-quantum-error-correction

[2] https://www.nature.com/articles/s41467-025-66773-x

[3] https://thequantuminsider.com/2025/12/18/riverlane-hardware-decoder-real-time-qec/

دیدگاه خود را درباره این خبر با ما به اشتراک بگذارید.