تراشه ویلو گوگل با سرعتی 13,000 برابر بیشتر از ابرکامپیوترها جهان را شگفت‌زده کرد

تیم هوش مصنوعی کوانتومی گوگل (Quantum AI) با رونمایی از جدیدترین دستاورد خود، یک نقطه عطف تاریخی در دنیای رایانش کوانتومی رقم زد. معرفی تراشه ویلو گوگل (Willow)، یک پردازنده ابررسانای 105 کیوبیتی، نشان دهنده جهشی عظیم در این حوزه است که طبق گزارش‌ها، قادر است محاسبات خاصی را 13,000 برابر سریع‌تر از قدرتمندترین ابرکامپیوترهای امروزی انجام دهد. این پیشرفت شگرف که جزئیات آن در مجله معتبر Nature منتشر شده، یکی از واضح‌ترین و مستندترین نمایش‌های «برتری کوانتومی» در یک آزمایش عملی و قابل راستی‌آزمایی تا به امروز است.

این دستاورد تنها یک رکوردشکنی عددی نیست، بلکه گامی اساسی در جهت حل مسائلی است که کامپیوترهای کلاسیک از حل آن‌ها عاجزند و می‌تواند در آینده‌ای نزدیک، درهایی به روی اکتشافات علمی و صنعتی جدید در حوزه‌هایی مانند داروسازی، علم مواد و هوش مصنوعی باز کند. در ادامه، به بررسی عمیق‌تر عملکرد، قابلیت‌ها و پیامدهای این پردازنده انقلابی می‌پردازیم. با ما در دیجی رو همراه باشید.

تراشه ویلو گوگل؛ فراتر از یک آزمایش تئوریک

موفقیت بزرگ تراشه ویلو گوگل در تکمیل موفقیت‌آمیز الگوریتم «پژواک‌های کوانتومی» (Quantum Echoes) به دست آمد؛ آزمایشی که به طور خاص برای اندازه‌گیری و درک «آشوب کوانتومی» (Quantum Chaos) طراحی شده است. این موفقیت از آن جهت اهمیت دارد که با آزمایش پیشین گوگل در سال 2019 با تراشه «سیکامور» (Sycamore) تفاوت بنیادین دارد. در حالی که سیکامور برتری کوانتومی را تنها در یک مسئله بسیار خاص و انتزاعی نمونه‌برداری تصادفی به نمایش گذاشت، عملکرد تراشه ویلو ارزش علمی بسیار گسترده‌تر و کاربردی‌تری دارد.

این پردازنده جدید توانسته است ساختارهای مولکولی و رفتارهای الکترونیکی را با دقتی بسیار فراتر از گذشته شبیه‌سازی کند. میشل دووره (Michel Devoret)، یکی از فیزیکدانان ارشد این پروژه، تراشه ویلو گوگل را مدرکی دال بر این می‌داند که مدارهای الکتریکی می‌توانند مانند «اتم‌های مصنوعی» رفتار کنند. این قابلیت به پژوهشگران اجازه می‌دهد تا تعاملات اتمی را بدون نیاز به تقریب‌ها و ساده‌سازی‌های مرسوم در محاسبات کلاسیک، به طور مستقیم کاوش و بررسی کنند. این امر به معنای دستیابی به نتایجی دقیق‌تر و واقعی‌تر در شبیه‌سازی‌های علمی است.

راز قدرت ویلو: کیوبیت‌های پایدار و درهم‌تنیدگی

قدرت محاسباتی خیره کننده تراشه ویلو گوگل از اصول بنیادین مکانیک کوانتومی نشأت می‌گیرد. هر یک از 105 کیوبیت این تراشه می‌تواند به طور همزمان در چندین حالت مختلف وجود داشته باشد (پدیده‌ای به نام برهم‌نهی یا Superposition) و با کیوبیت‌های دیگر «درهم‌تنیده» شود. این درهم‌تنیدگی باعث ایجاد یک ارتباط لحظه‌ای و عمیق بین کیوبیت‌ها می‌شود، به طوری که حالت یکی از آن‌ها فوراً بر دیگری تأثیر می‌گذارد، فارغ از فاصله فیزیکی.

این دو ویژگی در کنار هم به کامپیوتر کوانتومی اجازه می‌دهند تا محاسبات را بر روی طیف عظیمی از احتمالات به صورت موازی و همزمان انجام دهد؛ کاری که برای یک کامپیوتر کلاسیک که مجبور است احتمالات را یکی یکی بررسی کند، میلیون‌ها سال طول می‌کشد.

یکی از مهم‌ترین دستاوردهای فنی در تراشه ویلو گوگل، دستیابی به پایداری و دقت بسیار بالا در عملیات‌های کوانتومی است. وفاداری گیت تک-کیوبیتی در این تراشه به 99.97 درصد و وفاداری عملیات‌های درهم‌تنیدگی به 99.88 درصد رسیده است. این اعداد که به زبان ساده، میزان دقت و صحت عملیات روی کیوبیت‌ها را نشان می‌دهند، برای کاهش خطاهای انباشته در سیستم‌های بزرگ‌تر حیاتی هستند و گامی کلیدی برای ساخت کامپیوترهای کوانتومی مقیاس‌پذیر و قابل اعتماد محسوب می‌شوند.

پیامدهای عملی: از کشف دارو تا هوش مصنوعی بهینه‌تر

این جهش عملکردی می‌تواند پیامدهای عملی بسیار فراتر از معیارهای آکادمیک داشته باشد. توانایی شبیه‌سازی دقیق پیوندهای مولکولی و واکنش‌های شیمیایی، پتانسیل آن را دارد که فرآیند کشف داروهای جدید و تحقیقات در علم مواد را به شدت تسریع کند. به جای سال‌ها آزمایش در لابراتوار، دانشمندان می‌توانند میلیون‌ها ترکیب احتمالی را در یک کامپیوتر کوانتومی شبیه‌سازی کرده و بهترین گزینه‌ها را انتخاب کنند.

در آینده، کاربردهای تراشه ویلو گوگل و نسل‌های بعدی آن می‌تواند به طراحی باتری‌های کارآمدتر، ابررساناهایی با دمای کارکرد بالاتر و مواد جدید با خواص منحصربه‌فرد کمک کند. حتی در حوزه هوش مصنوعی نیز رایانش کوانتومی می‌تواند تأثیرگذار باشد. روش‌های کوانتومی ممکن است با حل مسائل بهینه‌سازی پیچیده با مصرف انرژی بسیار کمتر، به آموزش مدل‌های هوش مصنوعی کمک کرده و به توسعه الگوریتم‌های هوشمندتر و پایدارتر منجر شوند.

جمع‌بندی: گامی بزرگ، اما راهی طولانی در پیش

با وجود تمام این هیجانات، محققان هشدار می‌دهند که این حوزه هنوز تا تحقق کامل فاصله زیادی دارد. مقیاس‌پذیری سیستم برای دستیابی به «کیوبیت‌های منطقی» (Logical Qubits) پایدار و تصحیح شده در برابر خطا، همچنان سخت‌ترین مسئله‌ای است که باید حل شود. با این حال، تراشه ویلو گوگل یک گام معنادار رو به جلو است؛ نه فقط یک نمایش پر زرق و برق، بلکه یک بستر آزمایشی واقعی که نشان می‌دهد سخت‌افزار کوانتومی اکنون می‌تواند نتایجی تولید کند که ارزش راستی‌آزمایی و توسعه بیشتر را دارند. ویلو ثابت کرد که برتری کوانتومی دیگر یک مفهوم تئوریک نیست، بلکه یک واقعیت تجربی و قابل لمس است که می‌تواند آینده فناوری را دگرگون کند.