جهشی امیدوارکننده به سمت رایانه‌هایی با قابلیت‌های سرعت نور

خلاصه خبر:

دانشمندان دانشگاه RMIT یک پردازشگر مبتنی بر نور قابل برنامه ریزی مجدد را توسعه داده اند که اولین دستاورد جهانی است. دستگاه فوتونیک با استفاده از نیوبات لیتیوم، "افت نور" را به حداقل می رساند و کارایی محاسبات کوانتومی را افزایش می دهد. این تیم با موفقیت، دوباره پردازنده را برنامه ریزی کرد و به عملکردی معادل 2500 دستگاه رسید. این پیشرفت می تواند به یک پلت فرم فشرده تر و مقیاس پذیرتر برای پردازنده های فوتونیک کوانتومی منجر شود. علاوه بر این، یک سیستم ترکیبی از یادگیری ماشین با مدل‌سازی برای بهبود کنترل دستگاه‌های کوانتومی توسعه داده شد. محققان بر اساس نوآوری های خود، تأسیس شرکت های استارت آپی را پیش بینی می کنند. این فناوری نویدبخش کامپیوترهای سریع‌تر، سیستم‌های ارتباطی امن و حل مشکلات پیچیده است. این پیشرفت ما را به درک پتانسیل محاسبات کوانتومی و ارتباطات نزدیک‌تر می‌کند.

توضیحات تکمیلی:
 

دانشمندان دانشگاه RMIT در استرالیا با ایجاد یک پردازنده مبتنی بر نور قابل برنامه ریزی مجدد، یک نوآوری در جهان با پتانسیل ایجاد تحول در محاسبات کوانتومی و ارتباطات، به یک شاهکار پیشگامانه دست یافته اند. این تیم به رهبری پروفسور آلبرتو پروزو، دستگاه فوتونیکی را توسعه دادند که از ذرات نور برای انتقال اطلاعات استفاده می‌کند و به طور موثر «افت نور» یا همان light loss  را به حداقل می‌رساند و کارایی محاسبات کوانتومی را افزایش می‌دهد. آنها از طریق یک سری آزمایشات شامل استفاده از ولتاژهای مختلف، پردازنده فوتونیک را با موفقیت دوباره برنامه ریزی کردند و عملکردی برابر با 2500 دستگاه داشتند. این پیشرفت قابل توجه می تواند راه را برای یک پلت فرم فشرده تر و مقیاس پذیرتر برای پردازنده های فوتونیک کوانتومی هموار کند.

محققان از لیتیوم نیوبات، کریستالی که به دلیل خواص استثنایی نوری و الکترواپتیکی مشهور است، برای ساخت دستگاه فوتونیک پیشگامانه استفاده کردند. ویژگی های منحصر به فرد این کریستال آن را برای طیف وسیعی از کاربردها در اپتیک و فوتونیک ایده آل می کند. این تیم همچنین یک سیستم ترکیبی ایجاد کرد که یادگیری ماشین را با مدل‌سازی ترکیب می‌کند تا پردازنده‌های فوتونی را برنامه‌ریزی کند و کنترل دقیق‌تر و کارآمدتر دستگاه‌های کوانتومی را امکان‌پذیر کند. این رویکرد جدید به طور بالقوه می تواند به روش کنترل جریان اصلی در زمینه محاسبات کوانتومی تبدیل شود.

پیامدهای این دستاورد بسیار گسترده است. محققین بر اساس طراحی دستگاه فوتونیک و روش کنترل کوانتومی، تأسیس شرکت‌های نوپا متمرکز بر محاسبات کوانتومی را تصور می‌کنند. آنها به کشف کاربردها و پتانسیل کامل نوآوری های خود ادامه خواهند داد. مزایای بالقوه این فناوری شامل رایانه‌های سریع‌تر، سیستم‌های ارتباطی امنی که در برابر رهگیری غیرقابل نفوذ هستند و توانایی حل مشکلات پیچیده در چند ثانیه است که در حال حاضر با استفاده از رایانه‌های کلاسیک سال‌ها طول می‌کشد.

زمینه فوتونیک کوانتومی به دلیل صنعت فوتونیک و زیرساخت های تولید به خوبی تثبیت شده، نویدبخش است. محققان با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشین کوانتومی، که مزایایی را در وظایف خاص، به‌ویژه آن‌هایی که شامل مجموعه‌های داده بزرگ هستند، ارائه می‌کنند، راه را برای آینده‌ای با فناوری‌های کوانتومی هموار می‌کنند. این پیشرفت ما را به درک پتانسیل تحول‌آفرین محاسبات کوانتومی و ارتباطات در حوزه‌های مختلف نزدیک‌تر می‌کند.

منبع

 Akram Youssry et al, Experimental graybox quantum system identification and control, npj

Quantum Information (2024). DOI: 10.1038/s41534-023-00795-5

-----------------------------------------------------------

Yang Yang et al, Programmable high-dimensional Hamiltonian in a photonic waveguide array, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-023-44185-z