معیارهای دیوینچنزو، پیش شرط یک رایانه کوانتومی جهان‌شمول

معیارهای دیوینچنزو

در سال 2000 دیوید دیوینچنزو هفت معیار اساسی را بیان کرد که اگر برای یک سامانه فیزیکی براورده شود می‌توان گفت آن سامانه، ویژگی‌های یک رایانه کوانتومی جهان‌شمول را کسب کرده است. معیارهای دیوینچنزو از طرف چیدمان‌های کوانتومی باید برآورده شوند که معیارهای یک تا پنج برای رایانه‌های کوانتومی لحاظ می‌شوند و دو معیار دیگر در ارتباطات کوانتومی به کار می‌روند.

1. یک سامانه‌ی فیزیکی باید دارای کیوبیت‌های خوش‌تعریف و مقیاس‌پذیر باشد: بسیاری از سامانه‌هایی که در طبیعت وجود دارند کیوبیت نیستند. لذا باید در تعریف و ساخت کیوبیت‌ها کاری کرد تا عملکرد کیوبیت واقعی را داشته باشند. سپس باید تعداد زیادی از این کیوبیت‌ها را در کنار هم قرار دهیم (مقیاس‌پذیری).
2. کیوبیت‌ها باید دارای قابلیت مقداردهی اولیه به یک حالت اولیه‌ی ساده را داشته باشند: باید بتوانیم حالت اولیه‌ای را بطور تکرارپذیر در محدودۀ خطای قابل قبولی آماده کنیم. برای شروع عملیات، کیوبیت‌ها نیاز دارند در یک مقدار اولیه‌ی مشخص قرار گیرند.
3. کیوبیت‌ها زمان همدوسی بالایی داشته باشند: کیوبیت‌ها پس از مدتی تعامل و برهمکنش با محیط اطراف خود، خواص کوانتومی خود را از دست خواهند داد. ما نیاز داریم که به اندازه کافی از جنبه همدوسی پایداری داشته باشند تا به قدر کافی برای عملیات کوانتومی فرصت داشته باشیم.
4. گذرگاه (gate) ‌‌های کوانتومی جهان‌شمول را بتوان ایجاد کرد: ما باید بتوانیم هر عملیات دلخواه و مورد نیاز را روی گذرگاه‌ها انجام دهیم. برای این کار هم به گذرگاه‌های تک کیوبیتی و هم به گذرگاه‌های دو کیوبیتی نیازمندیم.
5. قابلیت اندازه‌گیری ویژگی‌ کیوبیت‌ها وجود داشته باشد: برای خواندن نتیجه یک الگوریتم کوانتومی و محاسبات، باید حالت نهایی مجموعه‌ای از کیوبیت‌های از پیش انتخاب شده را بتوان به دقت اندازه‌گیری نمود.
6. قابلیت تبدیل کیوبیت‌های ایستا و پروازی به همدیگر وجود داشته باشد: به منظور انتقال کیوبیت‌ها بین دو نقطه‌ی کوانتومی می‌بایست بتوان کیوبیت‌های ساکن را به پروازی تبدیل کرد تا امکان انتقال فراهم باشد.
7. قابلیت انتقال صادقانه‌ی (faithfully) کیوبیت‌های پروازی بین دو مکان تعیین شده وجود داشته باشد.

مرکز تحقیقات فناوری‌های کوانتومی ایران در پی تحقیقات خود توانسته است وضعیت رهیافت‌های مختلف را که برای توسعه‌ی رایانه‌ی کوانتومی پیشنهاد شده‌اند به این صورت ارزیابی می‌کند.

در این جدول مفهوم هر یک از علامت‌ها به این صورت هستند:

دایره سبز: یک رهیافت ماندگار به طور بالقوه به اثبات کافی از اصول دست یافته است

دایره زرد: یک رهیافت ماندگار به طور بالقوه پیشنهاد شده است، ولی اثبات کافی برای اصول وجود ندارد

دایره قرمز: هیچ رهیافت ماندگاری وجود ندارد

مراجع:

1. DiVincenzo, David P. (2000-04-13). “The Physical Implementation of Quantum Computation”. Fortschritte der Physik. 48 (9–11): 771–783.
2. Updated from ARDA/LANL Report 2004: http://qist.lanl.gov/pdfs/qc_roadmap.pdf