ترجمه مجله جنوب جهانی
چکیده گزارش

پژوهشگران چینی از یک تراشهٔ کوانتومی فوتونیک پرده برداشته‌اند که بنا بر گزارش‌ها، سرعت حل مسائل پیچیده را بیش از ۱۰۰۰ برابر تسریع می‌بخشد و یک دستاورد تعیین‌کننده در رقابت جهانی در زمینهٔ محاسبات کوانتومی محسوب می‌گردد. این تراشه در نشست کنفرانس جهانی اینترنت ووژن ۲۰۲۵ (World Internet Conference Wuzhen Summit) که در روزهای ۷ تا ۹ نوامبر برگزار شد، «جایزهٔ فناوری پیشرو» (Leading Technology Award) را از آن خود کرد و در میان ۱۷ برگزیده که از بیش از ۴۰۰ نامزد از ۳۴ کشور انتخاب شده بودند، متمایز گشت.
این تراشه به‌طور مشترک توسط مرکز تراشه برای فوتونیک مجتمع اِکسپلور (Chip Hub for Integrated Photonics Xplore یا CHIPX)، یک مؤسسهٔ مستقر در ووکسی که وابسته به دانشگاه شانگهای جیاو تونگ (Shanghai Jiao Tong University) است، و شرکت نوپای (استارتاپ) شانگهای به نام تورینگ کوانتوم (Turing Quantum) توسعه داده شده است. به گفتهٔ توسعه‌دهندگان، این تراشه یک «پیشگامی جهانی» را به نمایش می‌گذارد، زیرا نخستین باری است که یکپارچه‌سازی فناوری محاسبات کوانتومی فوتونیک در سطح تراشه محقق شده است. این نوآوری از بسته‌بندی مشترک (Co-Packaging) فوتونیک و الکترونیک و همچنین قابلیت‌های تولید انبوه در مقیاس ویفر بهره می‌برد و از این طریق می‌تواند محدودیت‌های محاسبات کلاسیک را دور بزند.

کاربردهای واقعی که پیش‌تر به‌کار گرفته شده‌اند

برخلاف بسیاری از دستاوردهای کوانتومی که در حد آزمایشگاه‌ها باقی می‌مانند، این تراشهٔ فوتونیک پیشاپیش راه خود را به کاربردهای عملی گشوده است. این فناوری در حال حاضر در بخش‌های هوافضا، زیست‌پزشکی و مالی به‌کار گرفته می‌شود و «پشتیبانی قدرت محاسباتی را فراهم می‌آورد که از مرزهای رایانه‌های کلاسیک فراتر می‌رود»؛ این پشتیبانی برای مراکز دادهٔ (دیتاسنترهای) هوش مصنوعی و سوپرکامپیوترها ارائه می‌شود. این تراشه از ویفرهای لیتیم نیوبات لایه نازک (Thin-film Lithium Niobate Wafer) استفاده کرده و به‌جای بیت‌های الکترونیکی سنتی، فوتون‌ها (ذرات نور) را برای انجام محاسبات به‌کار می‌گیرد؛ امری که مزایای ذاتی در موازی‌سازی (Parallelität) و سرعت به ارمغان می‌آورد.

پروفسور جین شیانمین، رئیس مرکز CHIPX و بنیان‌گذار تورینگ کوانتوم، نزدیک به ۱۵ سال است که فناوری تراشهٔ فوتونیک را توسعه می‌دهد. در ژوئن ۲۰۲۵، مرکز CHIPX نخستین خط تولید آزمایشی (پایلوت) تراشه‌های فوتونیک چین را با بهره‌گیری از ویفرهای لیتیم نیوبات لایه نازک ۶ اینچی و با ظرفیت سالانهٔ ۱۲۰۰۰ ویفر، به اتمام رساند. این مؤسسه یک چرخهٔ کامل تولید شامل طراحی، ساخت ویفر، بسته‌بندی، آزمایش و یکپارچه‌سازی سیستم را بنا نهاده است؛ قابلیتی که در میان شرکت‌های جهانی فعال در حوزهٔ فوتونیک پیشرفته، همچنان نادر محسوب می‌شود.

پیشرفت چین در حالی صورت می‌گیرد که این کشور در حال کاهش شکاف فناوری کوانتومی با ایالات متحده است. طبق گزارشی از بلومبرگ در اکتبر ۲۰۲۵، چین احتمالاً می‌تواند تا سال ۲۰۲۷ از آمریکا در فناوری کوانتومی پیشی گیرد. این کشور محاسبات کوانتومی را به یک اولویت ملی ارتقا داده و آن را به‌عنوان یکی از ۱۶ ابتکار کلیدی علم و فناوری برای سال‌های ۲۰۲۱ تا ۲۰۳۵ تثبیت کرده است. هزینه‌های پکن برای توسعهٔ فناوری کوانتومی به حدود ۱۵ میلیارد دلار رسیده است و بدین ترتیب، این حوزه را در جایگاه یک میدان نبرد استراتژیک، قابل قیاس با رقابت هوش مصنوعی، قرار داده است.

منبع: thequantuminsider.com، 

اصل خبر

تراشهٔ کوانتومی فوتونیک جدید چین، افزایش ۱۰۰۰ برابری را برای وظایف محاسباتی پیچیده نوید می‌دهد.
نویسنده: مت سوین (Matt Swayne)

چکیدهٔ اینسایدر

* بنابر گزارش ساوت چاینا مورنینگ پست، چین از یک تراشهٔ کوانتومی فوتونیک رونمایی کرده که بنا بر گزارش‌ها، محاسبات پیچیده را بیش از هزار برابر تسریع می‌بخشد و یکی از مهم‌ترین پیشرفت‌های این کشور در محاسبات نسل آتی را رقم می‌زند.
* این تراشه که توسط CHIPX و تورینگ کوانتوم توسعه داده شده، دارای یکپارچه‌سازی نوری متراکم، چرخه‌های طراحی سریع، و یک خط تولید آزمایشی است که قادر به تولید ۱۲۰۰۰ ویفر ۶ اینچی در سال است و جایگاه چین را برای توسعهٔ سخت‌افزار فوتونیک در مراکز داده، بارهای کاری هوش مصنوعی و پژوهش‌های کوانتومی تثبیت می‌کند.
* علیرغم این پیشرفت، ابهامات کلیدی پیرامون ثبات عملکرد، رفتار خطا، و قابلیت استقرار گستردهٔ آن باقی می‌ماند و ادعای افزایش ۱۰۰۰ برابری در مقایسه با پردازنده‌های گرافیکی (GPU) پیشرو، به‌شدت به وظایف خاصی وابسته است تا محاسبات عام‌منظوره.
* تصویر: پژوهشگران مرکز CHIPX در کنار تراشهٔ لیتیم نیوبات لایه نازک ۶ اینچی با عملکرد بالا، که پیشرفتی مهیا برای تسریع در هوش مصنوعی و محاسبات کوانتومی است، عکس گرفته‌اند. (منبع: SCMP)
بنابر گزارش ساوت چاینا مورنینگ پست (SCMP)، چین از یک تراشهٔ کوانتومی فوتونیک رونمایی کرده است که یکی از بزرگ‌ترین جهش‌های فردی این کشور در قدرت محاسباتی را به شمار می‌رود. تراشهٔ جدید که توسط یک مؤسسهٔ پژوهشی وابسته به دانشگاه و یک شرکت نوپای شانگهای توسعه داده شده است، بنا بر گزارش‌ها، برای تسریع محاسبات پیچیده تا بیش از هزار برابر طراحی شده است.
این تراشه یکی از ۱۷ فناوری بود که در نشست کنفرانس جهانی اینترنت ووژن ۲۰۲۵ به رسمیت شناخته شد و توسط توسعه‌دهندگانش به‌عنوان ارائه‌دهندهٔ عملکردی فراتر از محدودیت‌های ماشین‌های کلاسیک توصیف گردید. تراشه‌های کوانتومی فوتونیک به‌جای الکتریسیته، از نور برای پردازش اطلاعات استفاده می‌کنند. از آنجایی که نور سریع‌تر حرکت می‌کند و داده‌های بیشتری را حمل می‌کند، در عین حال که انرژی کمتری مصرف می‌نماید، این تراشه‌ها به‌عنوان یک پل امیدوارکننده میان رایانه‌های امروزی و سیستم‌های کاملاً کوانتومی که هنوز در دست توسعه هستند، در نظر گرفته می‌شوند.
جین شیانمین، استاد فیزیک در دانشگاه و بنیان‌گذار تورینگ کوانتوم، به SCMP گفته است: «دستیابی به فناوری بسته‌بندی مشترک برای فوتون‌ها و الکترونیک، یکپارچه‌سازی در سطح تراشه و تولید انبوه در مقیاس ویفر تراشه‌های کوانتومی فوتونیک – من معتقدم این یک دستاورد جهانی است». او در روز مراسم اهدای جوایز به رسانه‌های سرزمین اصلی چین گفت: «ما پیش‌بینی می‌کنیم که در آیندهٔ نزدیک تراشه‌هایی را توسعه دهیم که قادر به مدیریت تعداد بیشتری از فوتون‌ها باشند».
به گزارش این روزنامه، ابزار جدید چین هم‌اکنون در بخش‌های هوافضا، زیست‌پزشکی و مدل‌سازی مالی به‌کار گرفته می‌شود. توسعه‌دهندگان آن را گامی به سوی معماری‌های هیبریدی می‌بینند که اجزای کلاسیک و شبه‌کوانتومی را برای مقابله با بارهای کاری سنگین نظیر شبیه‌سازی مولکولی، طراحی مواد، تحلیل ریسک و بهینه‌سازی در مقیاس بزرگ ترکیب می‌نمایند.
یک بستر فوتونیک نوین
این تراشه حاصل کار مرکز تراشه برای فوتونیک مجتمع اِکسپلور (CHIPX)، یک مؤسسه در ووکسی که به دانشگاه شانگهای جیاو تونگ متصل است، و تورینگ کوانتوم، یک شرکت نوپای فوتونیک مستقر در شانگهای است. همان‌طور که این روزنامه گزارش داده است، دانشگاه اعلام کرد که CHIPX یک چرخهٔ کامل تولید برای تراشه‌های فوتونیک، شامل طراحی، ساخت ویفر، بسته‌بندی، آزمایش و یکپارچه‌سازی سیستم را تکمیل کرده است. این بدان معناست که این مؤسسه می‌تواند کل سیستم‌های تراشه را به‌صورت داخلی طراحی و تولید کند؛ قابلیتی که حتی در میان شرکت‌های جهانی فعال در حوزهٔ فوتونیک پیشرفته، نادر است.
مدارهای مجتمع فوتونیک از طریق دستکاری فوتون‌ها با استفاده از ساختارهایی که رنگ، زمان‌بندی و توزیع نور را کنترل می‌کنند، عمل می‌نمایند. از آنجایی که این درجات آزادی را می‌توان با هم ترکیب نمود، یک تراشهٔ واحد می‌تواند چندین کانال اطلاعات را به‌طور هم‌زمان مدیریت کند.
به گزارش پست، دستگاه جدید چین به‌طرز غیرمعمولی متراکم است و بیش از ۱۰۰۰ جزء نوری را روی یک ویفر سیلیکونی ۶ اینچی بسته‌بندی کرده است. پژوهشگران این سطح از یکپارچه‌سازی یکپارچه (Monolithic Integration) را در سطح جهانی می‌دانند.
این تراشه‌ها همچنین دارای انتقال دادهٔ با عملکرد بالا و پهنای باند زیاد هستند. معماری آن‌ها با انعطاف‌پذیری کافی برای مقیاس‌پذیری به سوی سیستم‌هایی طراحی شده است که روزی می‌توانند از یک میلیون کیوبیت پشتیبانی کنند – جاه‌طلبی‌ای که در سراسر شرکت‌های سخت‌افزار کوانتومی در سطح جهان مشترک است. اگرچه پردازنده‌های کوانتومی واقعی با میلیون‌ها کیوبیت هنوز سال‌ها با ما فاصله دارند، توسعه‌دهندگان از تراشه‌های فوتونیک برای نمونه‌سازی الگوریتم‌ها، مدل‌سازی رفتار کوانتومی و تسریع محاسبات کلاسیکی که از پژوهش‌های کوانتومی حمایت می‌کنند، استفاده می‌نمایند.

تسریع چرخه‌های توسعه

فراتر از عملکرد خام، این بستر همچنین بنا بر گزارش‌ها، زمان‌بندی‌های توسعه را به‌گونه‌ای کوتاه‌تر می‌کند که با تولید تجاری همسوتر باشد. SCMP گزارش داد چرخه‌های طراحی که پیش‌تر شش ماه طول می‌کشید، اکنون می‌تواند در کمتر از دو هفته به اتمام برسد. این توانایی برای تکرار سریع، در حوزهٔ فوتونیک که حتی تنظیمات جزئی در هندسه می‌تواند به‌طور قابل‌توجهی نحوهٔ حرکت نور در سیستم را تغییر دهد، بسیار حیاتی است.
تراشه‌های فوتونیک از دیرباز به دلیل ارائهٔ مزایایی در سرعت و کارایی انرژی شناخته شده‌اند، اما ساخت آن‌ها دشوار بوده است. مواد اغلب نیازمند جابه‌جایی دقیق هستند و نقص‌ها در مقیاس نانو می‌توانند عملکرد را به خطر اندازند. یک چالش عمده یافتن راه‌هایی برای ساخت آن‌ها در مقیاس بزرگ، با استفاده از خطوط تولیدی مشابه با آن‌هایی بوده است که برای ویفرهای نیمه‌رسانای سنتی استفاده می‌شوند.
مرکز CHIPX رسیدگی به این گلوگاه را آغاز کرده است. به گزارش این روزنامه، این مؤسسه در ماه ژوئن، نخستین خط تولید آزمایشی چین را برای ویفرهای فوتونیک لیتیم نیوبات لایه نازک ۶ اینچی راه‌اندازی کرد. لیتیم نیوبات ماده‌ای است که به دلیل توانایی‌اش در تعدیل و هدایت نور با اتلاف بسیار کم، ارزشمند است.
خط جدید می‌تواند حدود ۱۲۰۰۰ ویفر در سال تولید کند که هرکدام تقریباً ۳۵۰ تراشه را فراهم می‌سازند.
ظرفیت تولید ۱۲۰۰۰ ویفر فوتونیک ۶ اینچی در سال در مقایسه با کارخانه‌های ساخت نیمه‌رسانای (Fab) بالغ که سالانه صدها هزار ویفر در مقیاس‌های ۲۰۰ یا ۳۰۰ میلی‌متر تولید می‌کنند، اندک است. اما در بخش فوتونیک – به‌ویژه برای لیتیم نیوبات لایه نازک – این سطح از خروجی نشان‌دهندهٔ یک جایگاه صنعتی معنادار است.

به‌سوی استقرار تجاری

این مؤسسه قصد دارد بازده را افزایش دهد، مواد جدید را کاوش کند و در نهایت به ویفرهای ۸ اینچی ارتقا یابد.
ویفرهای بزرگ‌تر اجازه می‌دهند تراشه‌های بیشتری به‌طور هم‌زمان تولید شوند، هزینه‌ها کاهش یابند و استقرار صنعتی گسترده‌تر ممکن گردد. به گزارش SCMP، مرکز CHIPX شرکت‌ها را به همکاری در حوزه‌های ۵G، ۶G، رایانش ابری، مراکز دادهٔ هوش مصنوعی و شبکه‌های کوانتومی تشویق می‌کند؛ حوزه‌هایی که تراشه‌های فوتونیک می‌توانند گلوگاه‌های پهنای باند و مصرف انرژی را برطرف سازند.
این اعلامیه در زمانی منتشر می‌شود که رقابت جهانی در محاسبات فوتونیک در حال تشدید است.
پست گزارش داد که در ماه فوریه، شرکت PsiQuantum مستقر در کالیفرنیا، برنامه‌های خود را برای استفاده از ساخت ویفرهای ۳۰۰ میلی‌متری برای خط تولید فوتونیک سیلیکونی خود اعلام کرد؛ مقیاسی مشابه با آن که در کارخانه‌های ساخت نیمه‌رسانای پیشرفته استفاده می‌شود. اروپا نیز در حال سرمایه‌گذاری در فوتونیک به‌عنوان بخشی از برنامه‌های گسترده‌تر فناوری کوانتومی خود است.

مجهولات باقی‌مانده

با یک گام به عقب، ادعاهایی مبنی بر اینکه این دستگاه می‌تواند از پردازنده‌های گرافیکی (GPU) پیشرو اِنویدیا (NVIDIA) تا ضریب ۱۰۰۰ پیشی بگیرد، بازتاب‌دهندهٔ نوع افزایش عملکردی است که انتظار می‌رود رویکردهای کوانتومی برای دسته‌ای خاص از مسائل به ارمغان آورند، هرچند این مقایسه‌ها اغلب مغلوط هستند، زیرا به‌شدت به وظیفهٔ زیربنایی وابسته بوده و معادل سرعت عام‌منظوره نیستند.
سخت‌افزار کوانتومی، از نظر نظری، می‌تواند معادلات خاصی را با نرخ‌هایی حل کند که ماشین‌های کلاسیک نمی‌توانند با آن‌ها برابری نمایند، اما تبدیل این مزیت نظری به سیستم‌های قابل استقرار و قابل اعتماد، یک چالش در سطح صنعت باقی مانده است.
در نهایت، علیرغم آنچه پیشرفت سریع به نظر می‌رسد، پرسش‌های عمده‌ای در مورد اینکه تراشهٔ کوانتومی فوتونیک جدید چین تا چه حد می‌تواند مقیاس‌پذیر باشد و توسعه‌دهندگان هنوز باید بر چه موانعی غلبه کنند، باقی می‌ماند.
اطلاعات عمومی منتشرشده بر ظرفیت ساخت، بسته‌بندی و چگالی نوری متمرکز بوده‌اند، اما اطلاعات بسیار کمتری در مورد رفتار خطا، یکنواختی دستگاه، ثبات بلندمدت، و میزان عملکرد تراشه‌ها در طیف گسترده‌ای از بارهای کاری در خارج از محیط‌های آزمایشی کنترل‌شده در دست است.
سیستم‌های فوتونیک به نواقص ساخت و رانش حرارتی (Thermal Drift) حساس هستند و مشخص نیست که چه میزان مهندسی اضافی مورد نیاز خواهد بود تا این فناوری واقعاً در مراکز داده یا سایت‌های محاسباتی با عملکرد بالا، به جریان اصلی تبدیل شود.