برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

علم قدم بزرگی به سوی عصر جدیدی از کامپیوترهای بسیار سریع کوانتومی برداشته است.به گزارش خبرگزاری فرانسه پژوهشگران چهارشنبه ۲۶ سپتامبر (۴ مهر) اعلام کردند که اولین انتقال موفقیت‌آمیز داده‌ها را بین اتم‌های مصنوعی در طول یک کابل انجام داده‌ا‌ند.دو گروه از فیزیکدانان در آمریکا فرآیندی را نشان دادند که روزی می‌تواند اساس تولید انبوه کامپیوترهای کوانتومی قرار گیرد، کامپیوترهایی که حتی از بزرگترین ابرکامپیوترهای مورد استفاده در امروز به شکلی تصاعدی سریعتر خواهند بود.در این تجربیات، دانشمندان بر روی فوتون منفرد - کوچکترین بسته مجزای انرژی الکترومغناظیسی که نه جرم و نه وزن دارد- در یک مدار ابررسانا - که بیت‌های کوانتومی یا "کیوبیت"‌ها نامیده می‌شوند- کار کردند.داده‌ها در یک مدار با مقیاس نانو به نام "باس کوانتومی"، به شکل یک کابل ۲۰ میلی‌متری که در درجه حرارت فوق‌العاده پایین نگه داشته شده بود تا مفاومت الکتریکی آن کاهش یابد، انتقال پیدا کردند. یک گروه در موسسه ملی استانداردها و تکنولوژی (NIST) به سرپرستی مایکا سیلانپا این کابل را طراحی کرده بودند، که همچنین داده‌ها را برای زمان کوتاه ۱۰ نانوثانیه ذخیره کرد و نشان داد که ذخیره داده‌ها امکان‌پذیر است.یک گروه در دانشگاه ییل نیز به سرپرستی یوهانس مایر دو "کیوبیت"‌ را به ارتباط برقرارکردن با یکدیگر واداشتند. هر دوی این تحقیقات در نشریه علمی ‍Nature منتشر شده‌اند.به گفته مایر این اولین باری نیست که دانشمندان در پیوند دادن دو "کیوبیت" به موفقیت دست یافته‌اند. بلکه اولین باری است که توانسته‌اند این کار را در فاصله‌ای نسبتا طولانی - معادل یک تراشه کامپیوتری در مقیاس میکرو - انجام دهند.این پیکربندی جدید خصوصیات متعددی دارد که می‌تواند مسیر را به سوی ساختن انبوه کامپیوترهای ابرقدرتمند کوانتومی هموار کند.یکی از خصوصیات آن "مقیاس‌پذیری" (scalability)است - یعنی این امکان که شبکه‌ای از کیوبیت‌های متعدد نیمه‌رسانا به وجود آورد- کاری که در آینده باید انجام شود.یک امتیاز دیگر آن امکان استفاده از تکنولوژی تراشه‌‌‌ موجود برای ساختن کیوبیت‌ها و مدار‌های متصل‌کننده آنهاست.کامپیوترهای کوانتومی در مقایسه با تکنولوژی فعلی پیشرفتی کیفی به حساب می‌آید.به جای استفاده از ارقام دوتایی ۰ و ۱ برای نگهداری اطلاعات، کامپیوتر کوانتومی بر اساس یک اصل مکانیک کوانتومی که بر تغییر حالت حکفرماست، به نام "ابرقرارگیری" (superposition) عمل می‌کنند که در سطح اتمی عمل می‌کند.یک کیوبیت مانند تکنولوژی دیجیتال کنونی می تواند به صورت ۰ یا ۱ بیان شود. اما در یک تحول مخالف شم، می‌تواند همزمان هر دو مقدار را هم داشته باشد، در نتیجه افزایشی عظیم در شمار محاسبات همزمان امکان‌پذیر است، به شرطی که بتوان آن را کنترل و ارزیابی کرد.به گفته مایر به کنترل‌درآوردن فوتون‌‌‌های حاوی داده‌ها در سطح اتمی چالشی عمده ایجاد کرده است.فوتون‌ها در میانه یک طیف الکترومغناطیسی به شکل نور قابل مشاهده هستند، اما در اشعه ایکس در یک انتهای طیف و اشعه گاما در طرف دیگر آن نیز وجود دارند.
سایر کارشناسان گرچه این یافته‌‌ها را پیشرفتی مهم به حساب می‌آورند، توجه می‌دهند که هنوز راه درازی در پیش است تا یک لپ‌تاپ کوانتومی داشته باشیم.
دو مشکلی در زاه استفاده عملی از کامپیوترهای کوانتومی وجود دارد:
۱) اینکه باری یک کامپیوتر کوانتومی واقعی دست کم باید صدها اگر نه هزاران کیوبیت زوج‌شده وجود داشته باشد.
۲) مسئله درجه حرارت است: برای انجام این آزمایش کابل تا ۱۰ میلی درجه سانتی‌گراد بالای صفر مطلق یا منهای ۲۷۳.۱۳ درجه سانتی‌گراد سرد شده بود.


ساخت كامپیوتری فوق‌العاده سریع كه از خواص عجیب فیزیك كوانتومی بهره می‌گیرد، هدف دانشمندان علوم كامپیوتر فرد چونگ از دانشگاه كالیفرنیا (دیویس)، ایزاك چوآنگ از مؤسسه فناوری ماساچوست و جان كوبیاتویگز از دانشگاه كالیفرنیا (بركلی) می‌باشد.
این پروژه 5 ساله با یك جایزه 3 میلیون دلاری توسط سازمان پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی(DARPA)پشتیبانی می‌شود.جایزه مزبور موجب تاسیس مركز تحقیقات معماری كوانتومی بصورت مشترك در این سه دانشگاه شده است.
فیزیك كوانتومی قوانین ویژه‌ای را برای اتمها و ذرات زیر اتمی تعریف می‌كند، یكی از این اصول این است، كه وقتی شما چیزی را می‌بینید، در واقع آن را تغییر داده‌اید. اگر ذرّه‌ای در دو وضعیت، مثلاً "بالا" و "پایین"بتواند وجود داشته باشد. وقتی شما به آن نگاه می‌كنید، در یكی از این دو وضعیت می‌تواند باشد. ولی قبل از این كه به آن نگاه كنید، در هر دو وضعیت می‌توانسته وجود داشته باشد.
كامپیوترهای متداول اطلاعات را به صورت مجموعه‌ای از "بیت‌"ها درنظر می‌گیرند، كه هر بیت می‌تواند صفر یا یك باشد. یك رشته هشت بیتی می‌تواند یك عدد مابین صفر (00000000) تا 255 (11111111) را نشان ‌دهد. در یك كامپیوتر كوانتومی بیت‌ها می‌توانند هم صفر و هم یك باشند و رشته هشت بیتی نیز در آن واحد، از صفر تا 255 را می‌تواند نشان دهد.
كامپیوترهای كوانتومی قادر به انجام بسیار سریعتر محاسبات نسبت به كامپیوترهای متداول هستند. برای مثال رمزی كردن كلیدها(key Encryption)كه در اینترنت متداول است، با ضرب كردن دو عدد اوّل حاصل می‌شود. این كار ساده است، ولی عمل معكوس یعنی از رمز خارج كردن بسیار مشكل است. لذا شكستن كدهای رمز معمولاْخیلی سخت است.
به گفته چونگ انجام تمام راه‌حل‌های ممكن برای شكستن یك رمز با كمك یك كامپیوتر معمولی نیازمندچند میلیون‌سال است، ولی این كار برای یك كامپیوتر كوانتومی طی یك ماه انجام می‌شود؛ چون در یك لحظه می‌تواند چندین راه‌حل را با هم درنظر بگیرد.
همچنین كامپیوترهای كوانتومی از یك خاصیت كوانتومی دیگر یعنی "انتقال از راه دور" نیز سود می‌برند. "انتقال از راه دور" موجب می‌شود اطلاعات یك ذره به ذره‌ دوردیگری منتقل شود. در نتیجه كامپیوترهای كوانتومی برای انتقال بیت در درون ]و بیرون[ ساختار خود نیازمند سیم نیست!
كامپیوترهای كوانتومی ساده توسط افراد مختلف ـ مثلاً چوآنگ، و نیل جرشنفلد در مؤسسه فنّاوری ماسا‌چوست ساخته شده‌اند. آنها از مولكولهای موجود در یك محلول برای انتقال بیت‌های داده ، و از دستگاه رزونانس مغناطیسی هسته (NMR) برای خواندن و نوشتن روی آنها استفاده كرده‌اند.
چونگ می‌گوید: "پروژه فعلی، متوجّه اصول طراحی این كامپیوترهای قدرتمند است." همچنین مركز تحقیقات معماری كوانتومی، به گفته چونگ، قصد همكاری با گروه تحقیقات علوم كوانتومی شركت Hewlett-Packard را دارد.


صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :