الملخص:
علم المراسل من مختبر المفاتيح بمقاطعة آنهوي لرقائق الحوسبة الكمومية في اليوم الثاني أن Origin Quantum، بالتعاون مع جامعة العلوم والتكنولوجيا الصينية ومركز Hefei الوطني الشامل للعلوم ومعهد أبحاث الذكاء الاصطناعي وفرق بحثية علمية أخرى، نجحوا في تطوير "نظام توجيه كمي متماسك" لذاكرة الوصول العشوائي الكمومي البرميلي (QRAM) على "Wukong الأصلي" الكمي فائق التوصيل المستقل كمبيوتر. وهذا يعادل إنشاء "طريق سريع" لمراكز البيانات ويحل مشكلة الصناعة المتمثلة في توسيع ذاكرة الوصول العشوائي (QRAM) بشكل فعال. وقد نُشرت الورقة ذات الصلة مؤخرًا في مجلة الفيزياء الدولية "Physical Reviews X".
إذا تمت مقارنة الكمبيوتر الكمي بـ "المدينة الذكية"، فإن ذاكرة الوصول العشوائي الكمي (QRAM) هي "مركز البيانات" حيث يتم تخزين البيانات وجدولتها. تعد QRRAM وحدة وظيفية مهمة لتنفيذ الخوارزميات مثل البحث الكمي والتعلم الآلي الكمي. جوهره هو "جهاز التوجيه الكمي" - وهو مسؤول عن توصيل البيانات بدقة إلى الموقع المستهدف وفقًا لتعليمات العنوان. ومع ذلك، مع زيادة حجم شبكة التوجيه، يتطلب الحل التقليدي عددًا كبيرًا من البوابات الكمومية القياسية لتحليل التعليمات طبقة بعد طبقة لكل عقدة إضافية، مما يؤدي إلى زيادة حادة في عمق الخط وتراكم الأخطاء، مما يحد من توسع ذاكرة الوصول العشوائي (QRAM).
وللتغلب على هذه الصعوبة، اقترح فريق البحث مخططًا لبناء جهاز توجيه كمي يعتمد على مستويات الطاقة المساعدة. يستخدم "نظام التوجيه الكمي المتماسك" مستوى الطاقة المساعدة للبتات الكمومية فائقة التوصيل لتحويل عمليات التبديل المعقدة الخاضعة للرقابة إلى التنفيذ المكافئ لخط ضحل يتكون من عدد صغير من بوابات الانتقال ثنائية البت. وهو يعادل إنشاء "طريق سريع" عبر قناة بيانات مزدحمة، مما يسمح للبيانات بتجاوز العقد الزائدة والوصول إلى وجهتها مباشرة، مما يقلل بشكل كبير من عمق الخط ويقلل الأخطاء. قام الباحثون بالفعل ببناء ثلاثة أجهزة توجيه كمومية مستقلة وشبكة توجيه كمومية ذات طبقتين على الكمبيوتر الكمومي فائق التوصيل "Original Wukong" للاختبار. تظهر النتائج أن كفاءة نقل المعلومات لجهاز توجيه كمي واحد تصل إلى 98%، ويمكن أن تصل كفاءة النقل الإجمالية لشبكة التوجيه ذات الطبقتين أيضًا إلى 93%. وفي اختبار الوصول العشوائي، بلغ متوسط دقة جهاز التوجيه الكمي الواحد 94.8%، وبلغ متوسط دقة شبكة التوجيه ذات الطبقتين 82.4%. تظهر البيانات أن هذا الحل يمكنه تحقيق توجيه متماسك وقابل للعكس يتم التحكم فيه بواسطة العناوين الكمومية ولديه القدرة على التوسع ليشمل شبكات واسعة النطاق.
وقال الباحثون إن هذا الاختراق لا يوفر مسارًا جديدًا لبناء ذاكرة وصول عشوائي (QRAM) قابلة للتطوير على الأجهزة الحالية فائقة التوصيل فحسب، بل يشير أيضًا إلى أن أبحاث وتطوير الحوسبة الكمومية في بلدي قد انتقلت من تحسين الأداء الفردي إلى مرحلة التحقق من الوظائف الكمومية المعقدة على الأجهزة الحقيقية. الاعتماد على خصائص الجهاز الكمي نفسه يمكن أن يحقق عمليات أقل تكلفة وكفاءة أعلى، مما يفتح أفكارًا جديدة للتحسين التعاوني للرقائق والدوائر الكمومية.
التعليقات