دستاورد تازه گوگل در رایانش کوانتومی؛ فاصله تا کاربرد تجاری همچنان زیاد است

گوگل می‌گوید راهی یافته است تا تولید یکی از پرهزینه‌ترین منابع مورد نیاز رایانه‌های کوانتومی را به‌مراتب کارآمدتر کند؛ اما این فناوری هنوز در مرحله آزمایشگاهی است و تا رسیدن به تولید کاربردی فاصله دارد.

تیم هوش مصنوعی کوانتومی گوگل در مقاله‌ای که در نشریه Science منتشر شد و همچنین در یک پست وبلاگی در روز پنجشنبه، روشی را شرح داد که به گفته شرکت، خطاها را در منبعی کلیدی برای رایانش کوانتومی حدود ۴۰ برابر کاهش می‌دهد. این دستاورد گامی به‌سوی ساخت رایانه‌های کوانتومیِ تصحیح‌خطا‌شده است، اما هنوز آن‌ها را به واقعیتی نزدیک در آینده‌ای کوتاه‌مدت تبدیل نمی‌کند.

این روش بر «حالت‌های جادویی» متمرکز است؛ نوع ویژه‌ای از حالت کوانتومی که رایانه‌های کوانتومی برای انجام طیف کاملی از محاسبات موردنیازشان به آن احتیاج دارند. تولید حالت‌های جادویی باکیفیت تاکنون بسیار پرهزینه بوده است. برخی برآوردها می‌گویند تولید آن‌ها ممکن است تا ۹۵ درصد ظرفیت یک دستگاه را مصرف کند.

روش گوگل که «پرورش حالت جادویی» نام دارد، نخستین‌بار در سال ۲۰۲۴ از سوی پژوهشگران این شرکت پیشنهاد شد، اما پیش از این فقط در نظریه و شبیه‌سازی بررسی شده بود. در این روش، ابتدا یک حالت جادوییِ خام در بخش کوچکی از تراشه ساخته می‌شود و سپس بررسی‌های خطا به‌طور مکرر انجام می‌گیرد. هر تلاشی که در آن نقصی شناسایی شود، کنار گذاشته می‌شود.

گوگل می‌گوید این روش روی تراشه Willow خطاها را در مقایسه با حالت‌هایی که بدون آن تولید شده‌اند حدود ۴۰ برابر کاهش داد و حالت‌های جادویی با وفاداری ۹۹٫۹۹ درصد به دست آورد.

اهمیت این نتیجه در افزایش کارایی است: اگر بتوان حالت‌های جادویی را ارزان‌تر و قابل‌اعتمادتر تولید کرد، بخش بیشتری از ظرفیت رایانه‌های کوانتومی آینده به انجام محاسبات واقعی اختصاص می‌یابد. این موضوع می‌تواند اندازه و هزینه دستگاه‌های موردنیاز برای حل مسائل کاربردی را کاهش دهد.

با این حال، محدودیت‌های آزمایش قابل توجه‌اند. این پژوهش حداکثر از ۵۴ کیوبیت از ۱۰۵ کیوبیت تراشه Willow استفاده کرد و فقط حدود ۸ درصد از تلاش‌های پرورش حالت جادویی همه بررسی‌ها را با موفقیت پشت سر گذاشتند. خود گوگل نیز اعلام کرده است که روش باید در مقیاس بزرگ‌تر آزمایش شود و چالش‌های فنی بسیاری باقی مانده‌اند. این شرکت برای دستیابی به رایانه‌های کوانتومیِ دارای کاربرد تجاری هم زمان‌بندی ارائه نکرده است.

این دستاورد بحث درباره خطرهای احتمالی رایانش کوانتومی برای رمزگذاری را نیز دوباره مطرح می‌کند؛ از جمله رمزنگاری‌ای که از بیت‌کوین و بانکداری آنلاین محافظت می‌کند. با این حال، چنین خطری فعلاً دور از دسترس است: شکستن رمزگذاری پرکاربرد RSA-2048 به حالت‌های جادویی‌ای نیاز دارد که حدود یک میلیون برابر پاک‌تر از نمونه‌های تولیدشده به‌دست گوگل باشند.

برای سرمایه‌گذاران، این خبر بیشتر یک نقطه عطف پژوهشی است تا رویدادی درآمدزا. بنابراین بعید است چشم‌انداز آلفابت را که ارزش آن عمدتاً بر جست‌وجو، خدمات ابری و هوش مصنوعی متکی است، تغییر دهد. با این حال، دستاورد تازه جایگاه گوگل را در رقابت برای ساخت رایانه‌های کوانتومیِ تصحیح‌خطاشده تقویت می‌کند. تیترهایی از این دست معمولاً می‌توانند نوسان‌های شدیدتری در سهام شرکت‌های کوچک‌تر و متمرکز بر رایانش کوانتومی ایجاد کنند.

گام‌های بعدی این خواهد بود که آیا گوگل می‌تواند کارکرد این روش را در مقیاس بزرگ‌تر نشان دهد و آیا پژوهشگران مستقل نتایج را تأیید می‌کنند یا نه.