កុំព្យូទ័រ Quantum នឹងត្រូវបានសាងសង់ដូច LEGO

យោងតាមគំនិតនេះ ប្លុក qubit ត្រូវបានភ្ជាប់ដោយអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រតាមរយៈឧបករណ៍ដែលមានពិធីការ "ដោត និងលេង" ដូចជាការផ្គុំបំណែក LEGO ដើម្បីបង្កើតរូបរាង។

Báo Khoa học và Đời sống•08/09/2025

កុំព្យូទ័រ Quantum អាចអនុវត្តការគណនាដោយផ្អែកលើគោលការណ៍នៃមេកានិចកង់ទិច ហើយត្រូវបានគេរំពឹងថានឹងដំណើរការកុំព្យូទ័របុរាណនៅក្នុងប្រភេទមួយចំនួននៃការងារបង្កើនប្រសិទ្ធភាព និងដំណើរការ។

ទោះបីជាអ្នករូបវិទ្យា និងវិស្វករបានបង្ហាញប្រព័ន្ធកុំព្យូទ័រកង់ទិចជាច្រើនទសវត្សរ៍កន្លងមកក៏ដោយ ការធ្វើមាត្រដ្ឋានប្រព័ន្ធទាំងនេះប្រកបដោយភាពជឿជាក់ ដើម្បីឱ្យពួកគេអាចដោះស្រាយបញ្ហាជាក់ស្តែង ខណៈពេលដែលការកែកំហុសដែលកើតឡើងកំឡុងពេលគណនា រហូតមកដល់ពេលនេះគឺជាបញ្ហាប្រឈមមួយ។

Việc liên kết các qubit bên trong máy tính lượng tử vẫn là một vấn đề. — ការភ្ជាប់ qubits នៅក្នុងកុំព្យូទ័រ quantum នៅតែជាបញ្ហា។

ការកសាងកុំព្យូទ័រ Quantum ជាឧបករណ៍តែមួយដែលបង្រួបបង្រួមបានបង្ហាញពីការលំបាកខ្លាំងណាស់។ ម៉ាស៊ីនទាំងនេះពឹងផ្អែកលើការកែច្នៃរាប់លាន qubits ដែលជាឯកតាមូលដ្ឋាននៃព័ត៌មាន Quantum ប៉ុន្តែការប្រមូលផ្តុំនូវចំនួនដ៏ច្រើនបែបនេះទៅក្នុងប្រព័ន្ធតែមួយគឺជាបញ្ហាប្រឈមដ៏សំខាន់មួយ។

ដូចគ្នានឹងប្លុក LEGO តូចៗសមគ្នាដើម្បីបង្កើតជាការរចនាដែលធំជាង និងស្មុគស្មាញជាងនេះ អ្នកស្រាវជ្រាវអាចបង្កើតម៉ូឌុលដែលមានទំហំតូចជាង និងគុណភាពខ្ពស់ ហើយបន្ទាប់មកភ្ជាប់ពួកវាជាមួយគ្នាដើម្បីបង្កើតជាប្រព័ន្ធ Quantum ពេញលេញ។

អ្នកស្រាវជ្រាវនៅសាកលវិទ្យាល័យ Illinois នៅ Urbana-Champaign ថ្មីៗនេះបានណែនាំអំពីស្ថាបត្យកម្ម quantum ម៉ូឌុលថ្មី ដែលអនុញ្ញាតឱ្យមានកំហុស អត់ធ្មត់ ធ្វើមាត្រដ្ឋាន និងអាចកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធឡើងវិញនៃ superconducting quantum processors ។ ការធ្វើមាត្រដ្ឋានដោយអត់ឱនកំហុសគឺចាំបាច់ដើម្បីរក្សាឥទ្ធិពលរបស់កង់ទិច និងលក្ខខណ្ឌចាំបាច់ដើម្បីអនុវត្តការគណនាកង់ទិចរយៈពេលវែង។

ពិធីការខ្សែអន្តរភ្ជាប់ភ្ជាប់ប្លុក qubit ជាមួយគ្នាដូចជាឥដ្ឋ LEGO ។

ប្រព័ន្ធដែលពួកគេស្នើឡើង ដែលបង្ហាញនៅក្នុងក្រដាសមួយដែលបានបោះពុម្ពនៅក្នុង ទិនានុប្បវត្តិ Nature Electronics មានម៉ូឌុលជាច្រើន (ឧ. ឧបករណ៍ qubit ដែលដំណើរការដោយឯករាជ្យ) ដែលអាចដំណើរការដោយឯករាជ្យ និងត្រូវបានភ្ជាប់ទៅម៉ូឌុលផ្សេងទៀតតាមរយៈការភ្ជាប់គ្នាទៅវិញទៅមក និងបង្កើតជាបណ្តាញ quantum ធំជាង។

ដើម្បីដាក់វាឱ្យសាមញ្ញ ជាមួយនឹងការតភ្ជាប់ទាំងនេះ qubit នីមួយៗនៅក្នុងប្រព័ន្ធនឹងត្រូវការ "ដោត និងលេង" ដូចជាយើងបន្ថែមឧបករណ៍គ្រឿងកុំព្យូទ័រទៅកុំព្យូទ័រធម្មតា។ ប្រភេទនៃខ្សែភ្ជាប់អន្តរនេះក៏មានឥទ្ធិពលកាត់បន្ថយកំហុសក្នុងការគណនារបស់ប្រព័ន្ធមកតិចជាង 1% ផងដែរ។

"ចំណុចចាប់ផ្តើមសម្រាប់ការស្រាវជ្រាវនេះគឺការយល់ដឹងនាពេលបច្ចុប្បន្ននៅក្នុងវិស័យនៃ superconducting quantum computing ដែលយើងនឹងត្រូវការបំបែក processor ទៅជាឧបករណ៍ឯករាជ្យជាច្រើន ដែលជាវិធីសាស្រ្តដែលយើងហៅថា 'modular quantum computing'" ពិពណ៌នាអំពី Wolfgang Pfaff ដែលជាសហអ្នកនិពន្ធនៃការសិក្សានេះ។

ក្នុងរយៈពេលប៉ុន្មានឆ្នាំចុងក្រោយនេះ នេះបានក្លាយជាជំនឿដ៏ពេញនិយម ហើយសូម្បីតែក្រុមហ៊ុនដូចជា IBM ក៏កំពុងស្វែងរកវាដែរ។ ការស្រាវជ្រាវនេះអាចដឹងពីទំនាក់ទំនងវិស្វកម្មដែលងាយស្រួលប្រើទៅនឹងវិធីសាស្រ្តម៉ូឌុល។

សំខាន់ Pfaff និងសហការីរបស់គាត់កំពុងបង្កើតយុទ្ធសាស្រ្តដើម្បីភ្ជាប់ឧបករណ៍ quantum ខណៈពេលដែលកាត់បន្ថយការថយចុះនៃសញ្ញា ឬការបាត់បង់ថាមពល ដោយសារព័ត៌មាន quantum ត្រូវបានបញ្ជូនរវាងពួកគេ។ លើសពីនេះទៅទៀត ពួកគេចង់អាចភ្ជាប់ ផ្តាច់ និងកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធឧបករណ៍ឡើងវិញបានយ៉ាងងាយស្រួល។

លោក Pfaff ពន្យល់ថា "ក្នុងន័យសាមញ្ញ វិធីសាស្រ្តរបស់យើងពាក់ព័ន្ធនឹងការប្រើប្រាស់ខ្សែ coaxial superconducting ដែលមានគុណភាពខ្ពស់ហៅថា bus resonator" Pfaff ពន្យល់។

ពួកគេភ្ជាប់ qubit capacitive ទៅខ្សែតាមរយៈឧបករណ៍ភ្ជាប់ផ្ទាល់ខ្លួន ដោយដាក់ខ្សែនៅជិតបំផុត (sub-mm precision) ទៅនឹង qubit ហើយបន្ទាប់មក qubits ច្រើន ប្រសិនបើពួកវាត្រូវបានភ្ជាប់ទៅខ្សែដូចគ្នា។

វិធីសាស្រ្តថ្មីរបស់អ្នកស្រាវជ្រាវក្នុងការបង្កើតបណ្តាញ quantum ម៉ូឌុលមានគុណសម្បត្តិយ៉ាងសំខាន់លើវិធីសាស្រ្តមុនៗក្នុងការធ្វើមាត្រដ្ឋានប្រព័ន្ធ quantum ។

នៅក្នុងការធ្វើតេស្តដំបូង ពួកគេបានរកឃើញថាវិធីសាស្ត្រនេះអនុញ្ញាតឱ្យពួកគេភ្ជាប់ឧបករណ៍ quantum ដែលមានមូលដ្ឋានលើ superconductor ដោយសុវត្ថិភាព ហើយផ្តាច់វានៅពេលក្រោយដោយមិនធ្វើឱ្យខូចពួកវា ដោយមិនបណ្តាលឱ្យបាត់បង់សញ្ញាសំខាន់នៅក្នុង quantum gates ។

លោក Pfaff បានបន្ថែមថា "ជាមួយនឹងវិធីសាស្រ្តរបស់យើង ខ្ញុំគិតថាយើងមានឱកាសបង្កើតប្រព័ន្ធ quantum ដែលអាចកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធឡើងវិញបានពីដំបូង ដោយមានជម្រើសឧទាហរណ៍ 'ដោត" ម៉ូឌុល processor បន្ថែមទៀតចូលទៅក្នុងបណ្តាញនៃឧបករណ៍ quantum តាមពេលវេលា។

"បច្ចុប្បន្នយើងកំពុងធ្វើការលើការរចនាដើម្បីមើលថាតើយើងអាចបង្កើនចំនួននៃធាតុដែលបានតភ្ជាប់ ដែលធ្វើឱ្យបណ្តាញរបស់យើងកាន់តែធំ។ យើងក៏កំពុងរកមើលពីរបៀបដើម្បីទូទាត់សងការខាតបង់នៅក្នុងប្រព័ន្ធឱ្យកាន់តែប្រសើរឡើង និងធ្វើឱ្យស្ថាបត្យកម្មត្រូវគ្នានឹងការកែកំហុស quantum"។