پیشرفت چشمگیر تراشه ابررسانای MIT می‌تواند قدرت واقعی رایانش کوانتومی را آزاد کند
پیشرفت چشمگیر تراشه ابررسانای MIT می‌تواند قدرت واقعی رایانش کوانتومی را آزاد کند
پژوهشگران مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) از یک یکسوساز انقلابی مبتنی بر دیود ابررسانا رونمایی کرده‌اند که قادر است جریان متناوب (AC) را روی یک تراشه به جریان مستقیم (DC) تبدیل کند. این نوآوری می‌تواند روش انتقال توان در سامانه‌های کوانتومی فوق‌سرد را متحول کرده و مسیر را برای فناوری‌های محاسباتی نسل بعدی و کارآمدتر هموار سازد.
در یک دستاورد انقلابی، پژوهشگران مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) یک یکسوساز نوین مبتنی بر دیود ابررسانا طراحی کرده‌اند. این نوآوری می‌تواند شیوه تأمین انرژی در رایانه‌های کوانتومی را متحول کند. با تبدیل جریان متناوب (AC) به جریان مستقیم (DC) روی یک تراشه، این فناوری امکان انتقال کارآمدتر انرژی در سیستم‌های فوق‌سرد کوانتومی را فراهم می‌سازد. چنین پیشرفت‌هایی در شرایطی که تقاضا برای راه‌حل‌های محاسباتی کم‌مصرف به‌دلیل رشد هوش مصنوعی و برنامه‌های سنگین داده افزایش یافته، اهمیت بسیاری دارد.
انقلابی در تبدیل توان در رایانش کوانتومی
تبدیل جریان متناوب (AC) به جریان مستقیم (DC) یک نیاز اساسی برای عملکرد بهینه اجزای محاسباتی است، به‌ویژه در حوزه رایانش کوانتومی. این فرآیند تبدیل در دماهای بسیار پایین مورد نیاز برای الکترونیک ابررسانا به‌ویژه چالش‌برانگیز است. تأمین برق رایانه‌های کوانتومی بسیار حساس است، زیرا انتقال نادرست می‌تواند موجب ایجاد اختلال ناشی از گرما یا نویز الکترومغناطیسی شود. بیشتر این نویز از سیم‌های متعدد میان اجزایی با دماهای مختلف ناشی می‌شود.
تیمی به سرپرستی جاگادیش مودرا در مرکز علوم پلاسما و گداخت هسته‌ای MIT این مشکل را با توسعه یک یکسوساز ابررسانا مبتنی بر دیود (SD) حل کرده‌اند که قادر است تبدیل AC به DC را روی یک تراشه انجام دهد. این پیشرفت باعث کاهش تعداد سیم‌های مورد نیاز شده، تداخل احتمالی را به حداقل می‌رساند و کارایی سامانه‌های کوانتومی را افزایش می‌دهد.
مسیر رسیدن به مدار پل دیودی
کار نوآورانه‌ی مودرا و تیمش بر پایه تلاش‌های پیشین در زمینه ساخت یکسوسازهای مبتنی بر دیود ابررسانا (SD) از لایه‌های نازک مواد ابررسانا استوار است. اگرچه این رویکرد سال‌ها مورد توجه بوده، پیشرفت‌ها تا پیش از این به دیودهای تکی محدود می‌شد. موفقیت اخیر این تیم در یکپارچه‌سازی چهار دیود ابررسانا برای تبدیل جریان AC به DC در دماهای برودتی، گامی مهم و رو به جلو در این حوزه محسوب می‌شود.
این دستاورد به کاهش نویزهای حرارتی و الکترومغناطیسی کمک کرده و عملکرد پاک‌تر سامانه‌های کوانتومی را ممکن می‌سازد. به گفته‌ی مودرا: «کار ما دری را به روی ورود ابررایانه‌های عملی مبتنی بر ابررسانایی با بهره‌وری انرژی بسیار بالا در سال‌های آینده باز می‌کند.» این پیشرفت نه تنها پایداری کیوبیت‌ها را بهبود می‌بخشد، بلکه برنامه رایانش کوانتومی را یک گام به تحقق نزدیک‌تر کرده و مسیر را برای اکتشافات علمی بیشتر هموار می‌سازد.
پیامدها برای شناسایی ماده تاریک و فراتر از آن
کاربردهای بالقوه این فناوری فراتر از رایانش کوانتومی گسترده می‌شود. مدارهای منطقی ابررسانا، مانند آنچه تیم مودرا توسعه داده‌اند، نقش مهمی در مدارهای شناسایی ماده تاریک در آزمایش‌هایی در مؤسساتی مانند CERN و آزمایش LUX-ZEPLIN در آزمایشگاه ملی برکلی ایفا می‌کنند. این مدارها برای جداسازی سیگنال‌های کیوبیت از تحریکات خارجی حیاتی هستند و از تحقیقات علمی مهم درباره طبیعت بنیادی جهان ما پشتیبانی می‌کنند.
انتشار این یافته‌های پژوهشی در مجله Nature Electronics بر اهمیت این پیشرفت فناورانه تأکید می‌کند و نشان می‌دهد که چگونه ادغام الکترونیک ابررسانا می‌تواند رویای رایانش کوانتومی را به واقعیت نزدیک‌تر کند و همزمان درهای تحقیقات علمی بیشتر، از جمله در زمینه شناسایی ماده تاریک، را باز نماید.
آینده ابررایانه‌های کم‌مصرف انرژی
افزایش فناوری‌هایی مانند هوش مصنوعی پیش‌بینی می‌شود که مصرف انرژی مراکز داده را در سال‌های آینده به طور قابل توجهی افزایش دهد. رایانش مبتنی بر سیلیکون سنتی، هرچند در پردازش حجم زیادی از اطلاعات موثر است، از نظر مصرف انرژی بهینه نیست. بخش زیادی از انرژی به دلیل ماهیت نیمه‌هادی این قطعات به صورت گرما هدر می‌رود.
الکترونیک ابررسانا به‌عنوان جایگزینی امیدوارکننده مطرح است که راه‌حل‌های محاسباتی پیشرفتهای با بهره‌وری انرژی بالاتر ارائه می‌دهد. با این حال، برای اینکه این سیستم‌ها بتوانند به طور کامل جایگزین دستگاه‌های نیمه‌هادی شوند، باید کارآمدتر و عملی‌تر شده و برای استفاده گسترده آماده شوند. تلاش‌های انجام‌شده در MIT برای توسعه یکسوسازهای ابررسانای مبتنی بر دیود (SD) گامی حیاتی در این مسیر است و ما را به آینده‌ای نزدیک‌تر می‌کند که در آن ابررایانه‌های کم‌مصرف به استاندارد تبدیل می‌شوند.
پیشرفتهای محققان MIT در توسعه یکسوسازهای ابررسانای مبتنی بر SD، لحظه‌ای مهم در تکامل رایانش کوانتومی و فناوری‌های کم‌مصرف انرژی است. با نگاه به آینده، کاربردهای بالقوه این فناوری بسیار گسترده است، از افزایش پایداری کیوبیت‌ها گرفته تا کمک به جستجوی ماده تاریک. با چنین نوآوری‌های امیدبخشی در افق، این سوال مطرح می‌شود: این پیشرفت‌ها چگونه چشم‌انداز فناوری و کشف‌های علمی را در سال‌های آینده تغییر خواهند داد؟
دیدگاهتان را بنویسید