رایانه کوانتومی ۸ کیوبیتی وارد مرکز داده تجاری شد

شرکت استرالیایی Diraq اعلام کرده است رایانه کوانتومی هشتکیوبیتی خود را در یکی از مراکز داده تجاری Equinix در شهر سیدنی نصب و فعال کرده است. این سیستم که بر پایه فناوری اسپین الکترون در سیلیکون ساخته شده، بهجای قرار گرفتن در یک آزمایشگاه اختصاصی، اکنون در محیطی مستقر شده که برای میزبانی سرورها و زیرساختهای محاسباتی شرکتهای مختلف طراحی شده است.
Diraq در اطلاعیه ۹ نوامبر ۲۰۲۶ این استقرار را نخستین نمونه از فعالیت یک رایانه کوانتومی مبتنی بر اسپین سیلیکونی در مرکز داده تجاری توصیف کرد. شرکت امیدوار است با استفاده از فناوری ساخت نیمهرساناهای متداول، در آینده تعداد کیوبیتهای این سامانه را افزایش دهد و رایانش کوانتومی را به زیرساختهای فعلی صنعت فناوری نزدیکتر کند.
نمونه نصبشده در سیدنی فعلاً فقط هشت کیوبیت دارد؛ ظرفیتی که برای اجرای کاربردهای تجاری پیچیده کافی نیست. با این حال، اهمیت خبر به تعداد کیوبیتها محدود نمیشود. هدف اصلی این پروژه نشان دادن امکان نصب و راهاندازی سختافزار کوانتومی در محیطی است که پیش از این عمدتاً برای رایانههای متداول، تجهیزات شبکه و سامانههای ذخیرهسازی اطلاعات استفاده میشد.
چرا نصب رایانه کوانتومی در مرکز داده اهمیت دارد؟
بخش بزرگی از پژوهشهای رایانش کوانتومی تاکنون در محیطهای آزمایشگاهی انجام شدهاند. این آزمایشگاهها معمولاً به تجهیزات ویژه، سامانههای سرمایشی پیچیده و شرایط محیطی کنترلشده احتیاج دارند.
چنین زیرساختی برای پژوهش علمی مناسب است، اما گسترش استفاده تجاری از آن مشکلات متفاوتی ایجاد میکند. شرکتها نمیتوانند برای هر کاربرد جدید، یک آزمایشگاه فیزیک کوانتومی مستقل بسازند یا گروه بزرگی از متخصصان سختافزار را برای نگهداری یک رایانه اختصاصی استخدام کنند.
یکی از مسیرهای احتمالی توسعه این صنعت آن است که پردازندههای کوانتومی به زیرساخت مراکز داده اضافه شوند و در کنار رایانههای معمولی فعالیت کنند.
در این روش، کاربر میتواند بخشهایی از مسئله را با پردازندههای متداول حل کند و عملیات خاصی را که برای سختافزار کوانتومی مناسب هستند به سامانه دیگری بسپارد.
Diraq و Equinix دقیقاً چنین آیندهای را دنبال میکنند. آنها میخواهند نشان دهند رایانه کوانتومی میتواند در محیطی مشترک با سامانههای محاسباتی مورد استفاده بانکها، شرکتهای تولیدی، مراکز درمانی و سایر کسبوکارها فعالیت کند.
البته نصب موفق دستگاه به معنای آماده شدن یک سرویس کوانتومی عمومی نیست. برای ارائه چنین خدماتی، علاوه بر سختافزار، به نرمافزارهای مدیریت وظایف، کنترل دسترسی، ابزارهای برنامهنویسی و عملکرد قابل اعتماد پردازنده نیاز است.
در اطلاعیه جدید، جزئیات کافی درباره دسترسی عمومی مشتریان به دستگاه سیدنی یا انجام محاسبات تجاری واقعی منتشر نشده است.
کیوبیتهای سیلیکونی چگونه کار میکنند؟
برای درک فناوری Diraq باید ابتدا تفاوت بیت معمولی و کیوبیت را شناخت.
در رایانههای متداول، اطلاعات با بیت نمایش داده میشوند. هر بیت در یک لحظه مقدار صفر یا یک دارد و مجموعه عظیمی از این بیتها برای پردازش اطلاعات به کار میروند.
در رایانه کوانتومی، واحد پایه اطلاعات کیوبیت نامیده میشود. کیوبیت براساس ویژگیهای فیزیک کوانتومی میتواند در حالتی قرار بگیرد که ترکیبی از حالتهای پایه صفر و یک است.
این ویژگی که برهمنهی نام دارد، یکی از تفاوتهای بنیادی رایانش کوانتومی با محاسبات متداول است.
البته برهمنهی به این معنا نیست که یک رایانه کوانتومی در هر شرایطی تمام پاسخهای ممکن را همزمان محاسبه میکند و بهترین پاسخ را تحویل میدهد. استفاده مفید از ویژگیهای کوانتومی به طراحی الگوریتم مناسب و توانایی کنترل دقیق حالتهای فیزیکی بستگی دارد.
شرکت Diraq برای ساخت کیوبیتهای خود از اسپین الکترون استفاده میکند.
اسپین یکی از ویژگیهای ذاتی ذرات زیراتمی است که میتوان از حالتهای آن برای نمایش اطلاعات کوانتومی بهره گرفت. در این معماری، الکترونها در ساختارهایی بسیار کوچک در ماده نیمهرسانای سیلیکون کنترل میشوند.
هدف آن است که از فناوریها و فرایندهای شناختهشده صنعت تراشهسازی برای تولید پردازندههای کوانتومی استفاده شود.
این مسیر با بعضی معماریهای دیگر، از جمله کیوبیتهای ابررسانا و یونهای بهدامافتاده، تفاوت دارد. هرکدام از این روشها مزایا و چالشهای فنی خاص خود را دارند و هنوز نمیتوان یک فناوری را برنده قطعی آینده رایانش کوانتومی دانست.
چرا Diraq از سیلیکون استفاده میکند؟
سیلیکون ماده اصلی بسیاری از تراشههایی است که در رایانهها، گوشیهای هوشمند و مراکز داده استفاده میشوند.
طی چند دهه گذشته، صنعت نیمهرسانا روشهای بسیار پیشرفتهای برای ساخت ساختارهای الکترونیکی در ابعاد کوچک توسعه داده است. کارخانههای تولید تراشه میتوانند تعداد زیادی قطعه را با دقت بالا روی ویفرهای سیلیکونی ایجاد کنند.
Diraq امیدوار است از بخشی از همین زیرساخت صنعتی برای ساخت پردازندههای کوانتومی بهره ببرد.
فناوری شرکت از فرایندهای سازگار با CMOS استفاده میکند. CMOS یکی از فناوریهای بنیادی ساخت مدارهای مجتمع امروزی است و در تولید طیف بزرگی از پردازندهها و تراشههای الکترونیکی کاربرد دارد.
سازگاری با این روش میتواند در آینده به کاهش نیاز به تجهیزات ساخت کاملاً اختصاصی کمک کند. با این حال، امکان ساخت ساختارهای بسیار کوچک بهتنهایی مشکل توسعه رایانه کوانتومی را حل نمیکند.
کیوبیتها باید علاوه بر ساخته شدن، قابل کنترل و اندازهگیری باشند. همچنین لازم است بتوان عملیات کوانتومی را با خطای بسیار پایین اجرا کرد.
با افزایش تعداد کیوبیتها، ارتباط میان آنها، کنترل الکترونیکی، خطاهای محاسباتی و مدیریت شرایط محیطی پیچیدهتر میشود.
بنابراین استفاده از سیلیکون یک مزیت بالقوه تولیدی است، نه تضمینی برای رسیدن سریع به پردازندهای با میلیونها کیوبیت کاربردی.
دستگاه جدید چقدر فضا و برق مصرف میکند؟
براساس اطلاعات اعلامشده از سوی Diraq، رایانه کوانتومی نصبشده در مرکز داده سیدنی کمتر از ۲۰ کیلووات توان الکتریکی مصرف میکند.
شرکت همچنین فضای موردنیاز نصب سیستم فعلی را حدود ۱۶ مترمربع اعلام کرده است.
این اعداد مربوط به نمونه هشتکیوبیتی کنونی هستند و نباید آنها را با نیازهای یک رایانه کوانتومی بزرگ و دارای کاربرد تجاری گسترده یکسان دانست.
یکی از ویژگیهای مهم طراحی Diraq، قرار دادن تجهیزات سرمایشی و الکترونیک کنترلی در مجموعهای است که بتواند در محیط مرکز داده نصب شود.
در رایانههای کوانتومی مبتنی بر اسپین سیلیکونی، حفظ شرایط مناسب برای عملکرد کیوبیتها اهمیت حیاتی دارد. سامانه سرمایشی باید دمای موردنیاز بخش کوانتومی را فراهم کند و تجهیزات کنترلی نیز فرمانهای دقیق را به تراشه منتقل کنند.
شرکت میگوید طراحی فعلی به گونهای است که افزایش ظرفیت پردازش در آینده بتواند تا حد زیادی با تعویض یا ارتقای پردازنده انجام شود، بدون آنکه تمام زیرساخت اطراف دستگاه از ابتدا بازسازی شود.
این ادعا هنوز باید در مقیاسهای بزرگتر آزمایش شود.
Diraq برای سامانهای در مقیاس کاربردی، مصرف برقی در حدود ۳۰۰ کیلووات را پیشبینی کرده است. همچنین انتظار دارد فضای فیزیکی موردنیاز برخی سامانههای آینده بسیار کمتر از آن چیزی باشد که افزایش تعداد کیوبیتها در نگاه اول نشان میدهد.
اما این ارقام پیشبینیهای مهندسی شرکت هستند و حاصل اندازهگیری یک رایانه کوانتومی کامل در آن مقیاس محسوب نمیشوند.
برنامه افزایش ظرفیت از ۸ به ۲۵۶ کیوبیت
یکی از مهمترین بخشهای اعلامیه Diraq، برنامه افزایش تعداد کیوبیتهای سامانه سیدنی است.
این شرکت میگوید قصد دارد ظرف یک سال آینده ظرفیت پردازنده نصبشده را به حداکثر ۲۵۶ کیوبیت برساند.
چنین افزایشی از نظر تعداد کیوبیتها قابلتوجه خواهد بود، اما هنوز در مرحله برنامهریزی قرار دارد.
نکته دیگر آن است که تعداد کیوبیتها تنها معیار سنجش قدرت رایانه کوانتومی نیست.
دو پردازنده با تعداد یکسان کیوبیت ممکن است عملکرد کاملاً متفاوتی داشته باشند. کیفیت عملیات کوانتومی، نرخ خطا، زمان حفظ حالتهای کوانتومی و امکان اجرای عملیات میان کیوبیتهای مختلف بر نتیجه نهایی تأثیر دارند.
برای مثال، یک پردازنده با تعداد زیادی کیوبیت اما خطای بالا ممکن است نتواند مسئلهای را حل کند که سامانه کوچکتر و دقیقتر از عهده آن برمیآید.
همچنین باید میان کیوبیت فیزیکی و کیوبیت منطقی تفاوت گذاشت. در سامانههای دارای تصحیح خطا، ممکن است برای ساخت یک کیوبیت منطقی قابل اعتماد به تعداد زیادی کیوبیت فیزیکی نیاز باشد.
Diraq در اطلاعیه مربوط به استقرار سیدنی، مجموعه کاملی از نتایج مستقل درباره دقت گیتها، میزان خطا و عملکرد عملی دستگاه ارائه نکرده است.
در نتیجه نمیتوان تنها براساس برنامه رسیدن به ۲۵۶ کیوبیت، درباره برتری احتمالی آن نسبت به رایانههای کوانتومی شرکتهای دیگر قضاوت کرد.
از توافق سپتامبر تا اعلام فعال شدن دستگاه در نوامبر
همکاری Diraq و Equinix موضوعی نیست که برای نخستین بار در نوامبر مطرح شده باشد.
دو شرکت در آغاز سپتامبر ۲۰۲۶ اعلام کردند قصد دارند رایانه کوانتومی مبتنی بر اسپین سیلیکونی را در یکی از مراکز داده تجاری سیدنی نصب کنند.
در آن زمان، خبر اصلی درباره برنامه استقرار دستگاه بود. مشخصات اولیه سیستم، از جمله تعداد هشت کیوبیت و نیاز محدود آن به زیرساخت اضافی، نیز مطرح شد.
اما اعلامیه ۹ نوامبر یک مرحله جدید را توصیف میکند: Diraq میگوید نصب انجام شده و سامانه اکنون فعال است.
این تفاوت اهمیت دارد، زیرا در صنعت فناوری فاصله میان معرفی یک برنامه و راهاندازی عملی آن ممکن است طولانی باشد.
بسیاری از محصولات سختافزاری ابتدا در قالب طرح، نمونه آزمایشگاهی یا قرارداد همکاری معرفی میشوند و بعد از گذشت چند ماه یا چند سال به مرحله نصب میرسند.
با این حال، فعال بودن یک دستگاه نیز چند معنا میتواند داشته باشد. ممکن است منظور آماده بودن زیرساخت، امکان روشن کردن سختافزار یا انجام مجموعهای از آزمایشهای اولیه باشد.
برای ارزیابی دقیقتر وضعیت سامانه سیدنی، انتشار اطلاعاتی درباره نوع محاسبات انجامشده، میزان پایداری و دسترسی کاربران بیرونی ضروری است.
این اطلاعات هنوز در گزارش رسمی به شکل کافی ارائه نشدهاند.
کاربردهای احتمالی در صنعت داروسازی
Diraq همزمان با اعلام راهاندازی دستگاه، گزارشی با عنوان Quantum at Work معرفی کرده که به کاربردهای احتمالی رایانش کوانتومی در صنایع مختلف میپردازد.
یکی از حوزههای مورد توجه این گزارش، کشف و توسعه دارو است.
تولید داروی جدید معمولاً فرایندی طولانی و پرهزینه دارد. پژوهشگران ابتدا ترکیبات مختلف را بررسی میکنند، سپس آزمایشهای پیشبالینی انجام میدهند و در مراحل بعدی، اثربخشی و ایمنی دارو را در آزمایشهای بالینی ارزیابی میکنند.
بسیاری از ترکیبات در یکی از این مراحل شکست میخورند. به همین دلیل، روشهایی که بتوانند شناسایی ترکیبات مناسب را دقیقتر کنند یا احتمال شکست را کاهش دهند، از نظر اقتصادی و پزشکی اهمیت دارند.
در محاسبات مربوط به ساختار مولکولها، برهمکنشهای الکترونی و واکنشهای شیمیایی، بعضی مسائل با افزایش پیچیدگی مولکول برای رایانههای معمولی بسیار دشوار میشوند.
رایانههای کوانتومی از نظر نظری میتوانند برای شبیهسازی برخی سامانههای کوانتومی مناسب باشند، زیرا خود آنها نیز براساس قوانین فیزیک کوانتومی کار میکنند.
اما این ظرفیت نظری هنوز به معنی آن نیست که نمونه هشتکیوبیتی سیدنی میتواند داروی تازهای کشف کند.
برای دستیابی به کاربردهای پیچیده مولکولی، به سختافزار و الگوریتمهایی بسیار پیشرفتهتر و دارای کنترل خطای مناسب نیاز است.
ادعای صرفهجویی ۶۰۰ میلیون دلاری از کجا آمده است؟
در گزارش اقتصادی همراه با رونمایی، Diraq سناریویی درباره کاهش هزینه توسعه دارو مطرح کرده است.
براساس مدلسازی شرکت، اگر میزان موفقیت آزمایشهای بالینی ۱۰ واحد درصد افزایش یابد، ممکن است هزینه توسعه هر دارو حدود ۶۰۰ میلیون دلار کاهش پیدا کند.
این برآورد همچنین مطرح میکند که چنین تغییری میتواند در بازاری به اندازه آمریکا به ورود تعداد بیشتری دارو به مرحله استفاده بیماران کمک کند.
نکته مهم آن است که این اعداد نتیجه عملکرد رایانه نصبشده در سیدنی نیستند.
Diraq این محاسبات را با استفاده از فرضیات مربوط به هزینه پژوهش دارویی و دادههای تاریخی تأیید دارو انجام داده است.
به عبارت دیگر، شرکت در حال بررسی یک سناریوی اقتصادی است: اگر فناوریهای آینده بتوانند احتمال موفقیت فرایند توسعه دارو را افزایش دهند، چه میزان ارزش اقتصادی ایجاد خواهد شد؟
هنوز مشخص نشده که یک رایانه کوانتومی در چه زمانی، با چه الگوریتمی و در کدام مرحله از توسعه دارو بتواند چنین بهبودی ایجاد کند.
همچنین افزایش ۱۰ واحد درصدی نرخ موفقیت با افزایش نسبی ۱۰ درصدی تفاوت دارد. برای نمونه، تغییر نرخ موفقیت از ۱۰ درصد به ۲۰ درصد، افزایش ۱۰ واحد درصدی و در عین حال دو برابر شدن نرخ اولیه است.
بنابراین اعداد ارائهشده باید در چارچوب فرضیات مدلسازی تفسیر شوند و نباید بهعنوان دستاورد اثباتشده سامانه Diraq گزارش شوند.
نقش Equinix در این پروژه چیست؟
Equinix یکی از شرکتهای بزرگ ارائهدهنده زیرساخت مراکز داده است و در کشورهای مختلف خدمات میزبانی و اتصال تجهیزات شرکتها را فراهم میکند.
حضور این شرکت در پروژه Diraq از آن جهت اهمیت دارد که استقرار رایانه کوانتومی در یک محیط تجاری واقعی را امکانپذیر کرده است.
مراکز داده معمولاً میزبان تجهیزات متعدد متعلق به مشتریان مختلف هستند. این تجهیزات به برق پایدار، سرمایش مناسب، ارتباط شبکهای و پشتیبانی عملیاتی نیاز دارند.
اضافه کردن یک سامانه کوانتومی به چنین محیطی، پرسشهایی درباره سازگاری زیرساخت، نیازهای نگهداری و شیوه ارتباط با رایانههای متداول ایجاد میکند.
Diraq میخواهد نشان دهد معماری مبتنی بر سیلیکون آن میتواند با تغییرات محدود در چنین محیطهایی قرار بگیرد.
Equinix نیز این همکاری را نمونهای از نزدیک شدن فناوریهای کوانتومی به زیرساختهای محاسباتی کنونی معرفی کرده است.
با این حال، هنوز روشن نیست مدل تجاری استفاده مشتریان از این دستگاه چه خواهد بود. برای مثال، مشخص نشده کاربران چه زمانی میتوانند از طریق خدمات ابری یا قراردادهای اختصاصی، محاسبات کوانتومی خود را روی سامانه سیدنی اجرا کنند.
رقابت شرکتهای کوانتومی وارد مرحله تازهای میشود
Diraq تنها شرکتی نیست که تلاش میکند رایانش کوانتومی را از محیط پژوهشی به بازار تجاری منتقل کند.
شرکتهایی مانند IBM، Quantinuum، IonQ و مجموعههای دیگری نیز روی معماریهای متفاوت پردازنده کوانتومی کار میکنند.
بعضی از این شرکتها دسترسی ابری به سامانههای کوانتومی ارائه دادهاند و برخی دیگر بر توسعه سختافزارهایی با تعداد بیشتر کیوبیت یا دقت بالاتر تمرکز دارند.
در نتیجه، ادعای Diraq درباره نخستین استقرار تجاری باید دقیق خوانده شود. این شرکت از نخستین رایانه کوانتومی مبتنی بر اسپین سیلیکونی در یک مرکز داده تجاری سخن میگوید، نه نخستین رایانه کوانتومی تاریخ که در محیطی غیرآزمایشگاهی فعالیت میکند.
تفاوت میان فناوریها در این رقابت اهمیت دارد.
پردازندههای ابررسانا، سامانههای یون بهدامافتاده و تراشههای اسپین سیلیکونی هرکدام روش متفاوتی برای ایجاد و کنترل کیوبیت دارند.
مزیت یک روش در مقیاس کوچک الزاماً به معنای برتری آن در مقیاس بزرگ نیست. همچنین کاهش ابعاد پردازنده باید همراه با بهبود کیفیت کنترل و تصحیح خطا باشد.
از این رو، موفقیت واقعی Diraq در آینده فقط با تعداد کیوبیتهای اعلامشده سنجیده نخواهد شد. شرکت باید نشان دهد که سامانههای بزرگتر میتوانند محاسبات قابل اعتماد و در نهایت ارزشمند انجام دهند.
سرمایهگذاری آمریکا روی فناوری Diraq
Diraq با وجود ریشه استرالیایی خود، حضور قابلتوجهی در آمریکا نیز دارد.
این شرکت اعلام کرده در برنامه Quantum Benchmarking Initiative متعلق به آژانس پروژههای پژوهشی پیشرفته دفاعی آمریکا، DARPA، به مرحله نهایی ارزیابی رسیده است.
این برنامه با هدف بررسی مسیرهای فنی و اقتصادی دستیابی به رایانههای کوانتومی کاربردی ایجاد شده و شرکتهای حاضر در آن باید ادعاهای خود را در قالب ارزیابیهای تخصصی مطرح کنند.
Diraq یکی از شش شرکتی است که طبق اعلام خودش به مرحله C این برنامه راه یافتهاند.
شرکت همچنین از امضای نامه اعلام قصد همکاری به ارزش ۳۸ میلیون دلار با وزارت بازرگانی آمریکا در چارچوب قانون CHIPS and Science Act خبر داده است.
اما نامه اعلام قصد همکاری با دریافت قطعی تمام مبلغ یا پرداخت نهایی تفاوت دارد. مراحل اداری و شرایط قرارداد میتوانند بر نتیجه نهایی چنین توافقهایی تأثیر بگذارند.
این فعالیتها نشان میدهند Diraq برای توسعه فناوری خود به دنبال ترکیب ظرفیت پژوهشی استرالیا، زیرساخت صنعتی آمریکا و همکاری با ارائهدهندگان مراکز داده است.
آیا عصر استفاده عمومی از رایانههای کوانتومی آغاز شده است؟
روشن شدن سامانه هشتکیوبیتی سیدنی را میتوان گامی مهم در مسیر انتقال فناوری از آزمایشگاه به محیط عملیاتی دانست، اما این رویداد به معنای آماده شدن رایانههای کوانتومی برای جایگزینی سرورهای معمولی نیست.
رایانههای متداول همچنان برای بیشتر فعالیتهای روزمره، اجرای نرمافزارهای سازمانی، پردازش پایگاههای داده و خدمات اینترنتی مناسبتر هستند.
فناوری کوانتومی قرار نیست الزاماً تمام این وظایف را برعهده بگیرد. کاربرد اصلی آن در آینده ممکن است حل گروه مشخصی از مسائل باشد که روشهای محاسباتی متداول در آنها محدودیت جدی دارند.
برای رسیدن به آن مرحله، شرکتها باید علاوه بر ساخت پردازندههای بزرگتر، مشکل خطا، پایداری محاسبات، هزینه نگهداری و توسعه نرمافزارهای کاربردی را حل کنند.
Diraq اکنون یکی از مراحل اولیه این مسیر را پشت سر گذاشته است. نصب دستگاه در یک مرکز داده واقعی نشان میدهد طراحی سختافزاری آن امکان فعالیت در چنین محیطی را دارد؛ دستکم در مقیاس فعلی.
اما اثبات برتری اقتصادی، دستیابی به ظرفیت ۲۵۶ کیوبیت و اجرای کاربردهای پیچیده صنعتی همچنان به آزمایشها و اطلاعات جدید نیاز دارد.
اهمیت خبر ۹ نوامبر در همین تغییر موقعیت نهفته است: رایانه کوانتومی Diraq دیگر فقط یک طرح برای نصب در مرکز داده نیست و شرکت اعلام کرده سامانه هشتکیوبیتی آن اکنون در سیدنی فعال است. اینکه این گام تا چه اندازه به استفاده گسترده تجاری منجر شود، به عملکرد نسلهای بعدی دستگاه وابسته خواهد بود.
منبع: Diraq، Equinix، Business News Australia، The Quantum Insider



