یخچال‌های کوانتومی جدید آی‌بی‌ام با سرمای ۱۸۰ برابر بیشتر از فضا رونمایی شدند

شرکت آی‌بی‌ام با رونمایی از سامانه‌ای نوین در حوزه یخچال‌های کوانتومی، گامی اساسی برای اتصال پردازنده‌های چندگانه در شرایط سرمای فوق‌العاده برداشته است تا موانع موجود بر سر راه توسعه رایانش پیشرفته را برطرف کند.

چالش حرارت و اهمیت دمای نزدیک به صفر مطلق

پردازنده‌های کوانتومی مبتنی بر ابررسانا، برای پردازش دقیق داده‌ها در بستر کیوبیت‌ها نیازمند محیطی کاملاً ایزوله و به شدت سرد هستند. هرگونه نوسان حرارتی یا امواج مزاحم محیطی می‌تواند پایداری کیوبیت‌ها را برهم زده و محاسبات را با خطاهای جبران‌ناپذیر روبه‌رو کند.

فناوری جدید سرمایشی قادر است دمای محیط کاری تراشه‌ها را تا منفی ۲۷۳٫۱۴ درجه سانتی‌گراد (معادل ۱۰ میلی‌کلوین) کاهش دهد. این شرایط دمایی تقریباً ۱۸۰ برابر پایین‌تر از برودت اعماق کیهان و فضای میان‌ستاره‌ای برآورد می‌شود.

مزیت‌های معماری ماژولار در یخچال‌های کوانتومی

گسترش ابعاد پردازنده‌ها روی یک تراشه واحد محدودیت فیزیکی دارد و ساخت یک محفظه سرمایشی غول‌پیکر نیز به دلیل حساسیت‌های نگهداری و تعمیرات، راهکاری ناپایدار به شمار می‌رود. ساختار ماژولار نوین به مهندسان اجازه می‌دهد چندین محفظه مستقل را در کنار هم به کار بگیرند.

• ابعاد مستقل: هر محفظه ارتفاع و پهنایی نزدیک به ۲٫۴ متر دارد.
• فناوری تبرید: به‌کارگیری سیستم‌های مبتنی بر هلیوم و تبرید رقیق‌سازی چندمرحله‌ای.
• کابل‌های رابط ویژه: استفاده از اتصالات ابررسانای آلومینیومی موسوم به L-coupler با طول نزدیک به یک متر برای پیوند میان ماژول‌ها.
• عایق‌بندی پیشرفته: تجهیز به سپرهای ضد حرارت و محافظ‌های ضد نویز الکترومغناطیسی.

نقشه راه توسعه و هدف‌گذاری محاسبات کوانتومی

بر اساس برنامه‌ریزی‌های اعلام‌شده، فاز عملیاتی این زیرساخت از سال ۲۰۲۷ و با اتصال دو تا سه محفظه سرمایشی آغاز خواهد شد که توانایی میزبانی از حدود ۱۰۰۰ کیوبیت را فراهم می‌آورد. چشم‌انداز بلندمدت این پروژه به تولید ابررایانه کوانتومی استارلینگ در سال ۲۰۲۹ منتهی می‌شود که هدف آن اجرای ۱۰۰ میلیون عملیات بدون اختلال است.

رسیدن به رایانه‌های کوانتومی کاربردی و مقاوم به خطا، وابسته به زنجیره‌ای از دستاوردهای هماهنگ در معماری نرم‌افزار، طراحی تراشه، روش‌های تصحیح خطا و زیرساخت‌های خنک‌کننده پیشرفته است.

این دستاورد مهندسی در توسعه یخچال‌های کوانتومی، بستر لازم را برای همگام‌سازی چندین پردازنده مجزا بدون افت کیفیت محاسباتی مهیا کرده و مسیر دستیابی به رایانه‌های مقاوم به خطا را هموارتر می‌سازد.