اَبا اِباد

قسمت سردکننده‌ی کامپیوتر کوانتومی‌
قسمت سردکننده‌ی کامپیوتر کوانتومی‌

بخش‌های کامپیوتر کوانتومی

من وقتی نوجوان بودم، مثل هر نوجوان دیگری به بازی‌های کامپیوتری علاقه‌ی زیادی داشتم. اما کامپیوتری که در اختیارم بود، ویژگی‌های مخصوص کامپیوترهای گیمینگ مثل کارت گرافیت بالا را نداشت و به همین خاطر، بازی‌ها بیشتر ظرفیت پردازش خود را از واحد پردازش مرکزی یا همان cpu کامپیوتر دریافت می‌کردند. گاهی اوقات که به مدت طولانی بازی می‌کردم، سی‌پی‌یو کامپیوتر داغ می‌شد و سرعت بازی به شدت پایین می‌آمد و در مواردی کامپیوتر خودبخود ری‌استارت می‌شد. این موضوع در مراحل حساس بازی خیلی آزاردهنده بود. به همین خاطر من یاد گرفته بودم قبل از بازی، کیس کامپیوتر را باز کنم و پنکه را مستقیما مقابل سی‌پی‌یو قرار دهم تا دمای آن را پایین نگه دارم و به بازی ادامه دهم. گاهی اوقات هم که مرحله‌ی بازی خیلی حساس بود، ریسک نمی‌کردم و کولر را روی دور تند می‌گذاشتم و با یک لباس گرم، جلوی کامپیوتر می‌نشستم. هرچند خودم سردم میشد، اما خیالم راحت بود که می‌توانم آن مرحله را با موفقیت رد کنم.

علت گرم شدن سی‌پی‌یو‌ها اما این است که درون سی‌پی‌یو‌ها میلیاردها ترانزیستور وجود دارد و آن‌ها مقاومت‌هایی دارند و وقتی جریان الکتریکی از درون آن‌ها عبور می‌کند، در اثر این مقاومت الکتریکی، گرما تولید می‌شود و اطراف سی‌پی‌یو‌ها بخش‌هایی طراحی می‌کنند که این گرما سریعا از پردازنده خارج شود تا به آن آسیبی نزند. ما امروز نوع جدیدی از کامپیوترها به نام کامپیوترهای کوانتومی را می‌بینیم.

معمولا وقتی پستی راجع به کامپیوترها کوانتومی منتشر می‌شود، تصویری همچون تصویر بالا در کنار آن منتشر می‌گردد. اما در‌ واقع این کامپیوتر کوانتومی نیست. این تنها قسمت سردکننده‌ی کامپیوتر کوانتومی‌ست و وظیفه‌ی آن پایین‌ آوردن دمای قسمت پردازش کوانتومی (در پایین این دستگاه بزرگ) است. اما این قسمت سردکننده یا فریزر مخصوص، یک یخچال معمولی نیست که در دستگاه‌های دیگر به کار رفته باشد. این فریزر دمای اطراف واحد پردازنده‌ی کوانتومی را تا نزدیکی صفر مطلق پایین می‌آورد.

سمت راست یخچال کامپیوتر کوانتومی، سمت چپ چیپ حاوی کیوبیت‌ها، مربوط به کامپیوتر کوانتومی ساخت کمپانی پیشرو آی بی ام
سمت راست یخچال کامپیوتر کوانتومی، سمت چپ چیپ حاوی کیوبیت‌ها، مربوط به کامپیوتر کوانتومی ساخت کمپانی پیشرو آی بی ام

اما چرا باید کیوبیت‌ها تا چنین دمایی سرد شوند؟

چرا ما در کامپیوترهای معمولی چنین چیزی نمی‌بینیم؟ چرا آنجا همان تجهیزات معمولی برای حذف گرما کافی بود ولی اینجا کافی نیست؟

مساله‌ی اصلی در اینجا به تفاوت بنیادین کامپیوترهای کلاسیک و کامپیوترهای کوانتومی باز می‌گردد. ما در یک کامپیوتر کلاسیک با کدهای صفر و یک سر و کار داریم که به آن‌ها بیت می‌گوییم. اگر نویزی به بیت‌ها وارد شود، ما خیلی راحت می‌توانیم این نویز را برطرف کنیم. مثلا اگر کدی چهار بیت مثل 0010 داشته باشیم، خیلی راحت می‌توانیم بگوییم به نظر آن یک که آنجا ایجاد شده، یک خطاست و می‌توانیم آن خطا را راحت اصلاح کنیم و یک را با صفر جایگزین کنیم. این تغییر یک به صفر هیچ تغییری روی بیت‌های دیگر ایجاد نمی‌کند.

اما ما در کامپیوترهای کوانتومی، یک برهم‌نهی یا superposition از حالات صفر و یک داریم. مثلا حالتی داریم ۷۰ درصد یک است و ۳۰ درصد صفر است. برخلاف کامپیوتر کلاسیک که بیت‌ها حتما صفر یا یک هستند، ما اینجا با حالات احتمالی سر و کار داریم و کوچک‌ترین خطایی روی یک کیوبیت، روی کیوبیت‌های دیگر نیز تاثیر می‌گذارد و اصلاح آن نیز روی کل مدار پخش می‌شود. یکی از این خطاهایی که ممکن است از بیرون وارد شود، گرمای محیط است که می‌تواند حالت کیوبیت‌ها را سریعا تغییر دهد. پس مجبوریم با این سیستم‌های سرمایش پیشرفته و قدرتمند، نویز ناشی از گرمای محیط را حذف کنیم تا بتوانیم محاسبات دقیقی داشته باشیم.

– ابا اباد

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *