شرکت IonQ، فعال در حوزه سخت‌افزار و نرم‌افزارهای کوانتومی، از توسعه یک رمزگشای (Decoder) تصحیح خطای کوانتومی خبر داد که قادر است به‌صورت Real-time روی یک CPU معمولی اجرا شود. این دستاورد می‌تواند سربار محاسباتی کلاسیک (Classical Computing Overhead) را که منجر به کند شدن سیستم‌های کوانتومی بزرگ می‌شود، به‌طور قابل توجهی کاهش دهد.
چالش پایداری کیوبیت‌ها و نویز محیطی
قدرت محاسبات کوانتومی از کیوبیت‌ها (Qubits) نشأت می‌گیرد؛ واحدهایی که برخلاف بیت‌های باینری کلاسیک، می‌توانند در حالت‌های متعددی بین صفر و یک قرار گیرند. با این حال، این حالت‌های «برهم‌نهی شده» در برابر نویزهای محیطی بسیار حساس هستند و به‌سرعت فروپاشی کرده و به حالت باینری بازمی‌گردند که برای محاسبات کوانتومی کاربردی نیست.
تفاوت کیوبیت‌های منطقی و فیزیکی
در معماری کوانتومی، کیوبیت‌های عملیاتی را Logical Qubits و تعداد بسیار بیشتر کیوبیت‌های کمکی مورد نیاز برای شناسایی خطاهای کیوبیت‌های منطقی را Physical Qubits می‌نامند. راهکار فعلی برای مقابله با خطاها، استفاده از تعداد زیادی کیوبیت فیزیکی است، اما این روش نیازمند پردازش‌های کلاسیک کندتری برای رمزگشایی اطلاعات است که در نهایت منجر به ایجاد تأخیر در سرعت و قدرت سیستم می‌شود.
راهکار جدید IonQ برای حذف گلوگاه‌ها
شرکت IonQ مدعی است با معرفی یک رمزگشای جامع و Real-time که روی یک CPU استاندارد اجرا می‌شود، این گلوگاه را برطرف کرده است. در شبیه‌سازی‌های منتشر شده در arXiv، این شرکت تا 408 کیوبیت منطقی را در 88 بلوک حافظه و «کارخانه‌های جادویی» (Magic Factories) — مناطقی که به‌طور مجزا ذخیره‌سازی داده‌ها و محاسبات پیچیده را مدیریت می‌کنند — شبیه‌سازی کرده است.
طبق ادعای این شرکت، در شرایط نویز عملیاتی استاندارد، این رمزگشا تنها 0.02% زمان پردازش اضافی (Stretch Time) ایجاد کرده است؛ به این معنا که سربار رمزگشایی تقریباً هیچ تأخیری در کل محاسبات کوانتومی ایجاد نمی‌کند.
گامی به سوی محاسبات کوانتومی تجاری
نیکولاس دلفوس، مدیر تحقیقات کوانتومی IonQ، در این باره می‌گوید: «اعتبارسنجی موفقیت‌آمیز رمزگشایی Real-time در مقیاس صدها کیوبیت منطقی و میلیون‌ها عملیات، یک نقطه عطف است. اجرای این رمزگشا روی یک CPU واحد، مسیری عملی برای دستیابی به محاسبات کوانتومی تحمل‌پذیر خطا (Fault-Tolerant) در مقیاس تجاری فراهم می‌کند.»
این دستاورد تأیید می‌کند که سربار سخت‌افزاری کلاسیک نیازی نیست با گسترش سیستم‌های کوانتومی (افزایش تعداد کیوبیت‌های منطقی یا عمق عملیات) به‌صورت نمایی رشد کند.
