رایانه‌های کوانتومی در دو سال آینده از رایانه‌های معمولی جلو می‌زنند

یک آزمایش جدید رایانه‌های آی‌بی‌ام نشان می‌دهد که رایانه‌های کوانتومی در دو سال آینده خواهند توانست در کاربردهای عملی بهتر از رایانه‌‌های معمولی کار کنند.

به گزارش ایتنا و به نقل از ایندیپندنت، سابرینا مانیسکالکو، مدیرعامل شرکت نوآفرین محاسبات کوانتومی «الگوریتمیک» مستقر در هلسینکی، در گفت‌وگو با نیچر نیوز گفت که این ماشین‌ها در راه‌‌اند.

دانشمندان در مقاله جدیدی که روز چهارشنبه ۱۴ ژوئن (۲۴ خرداد) در مجله نیچر شرح داده شده است از رایانه کوانتومی آی‌بی‌ام به نام «ایگل» استفاده کردند تا خواص مغناطیسی یک ماده واقعی را زودتر، و سریع‌تر از آنچه رایانه‌های معمولی می‌توانند، شبیه‌سازی کنند.

این رایانه کوانتومی موفق به شبیه‌سازی سریع‌تر شد چون از فرایند کاهش خطای ویژه‌ای استفاده کرد که نویز را خنثی می‌کرد، که ضعف اساسی رایانه‌های کوانتومی است.

رایانه‌های مبتنی بر تراشه سیلیکونی معمولی بر پایه «بیت‌هایی» ساخته‌ شده‌اند که می‌توانند فقط یکی از دو مقدار را بگیرند: صفر یا یک.

در مقابل، رایانه‌های کوانتومی از بیت‌های کوانتومی یا به‌اصطلاح کیوبیت‌ها استفاده می‌کنند که می‌توانند در هر زمان، حالت‌های زیادی به خود بگیرند. کیوبیت‌ها بر اساس پدیده‌های کوانتومی مانند برهم‌نهی کوانتومی ساخته شده‌اند که در آن هر ذره هم‌زمان می‌تواند در چند حالت وجود داشته باشد.

همچنین، این فناوری بر مبنای درهم‌تنیدگی کوانتومی ابداع شده است که در آن حالت‌های ذرات دور از هم را می‌توان به یکدیگر مرتبط کرد تا تغییر یکی، فورا و بی‌درنگ، دیگری را تغییر دهد.

این توانایی به لحاظ نظری به کیوبیت‌ها امکان می‌دهد که محاسبات را بسیار سریع‌تر انجام دهند، در حالی که بیت‌های صفر و یک همان محاسبات را به‌کندی انجام می‌دهند.

 

اما از نظر تاریخی، رایانه‌های کوانتومی ضعف‌هایی نیز دارند. نخست اینکه حالت‌های کوانتومی کیوبیت‌ها بسیار ظریف است و حتی کوچک‌ترین اخلال در محیط بیرونی ممکن است وضعیت آن‌ها را- و در نتیجه، اطلاعاتی را که حمل می‌کنند- برای همیشه خراب کند. این مشکل سبب می‌شود که رایانه‌های کوانتومی بسیار مستعد خطا یا به‌اصطلاح «نویز» باشند.

در آزمایش جدیدی که برای اثبات کلیت این طرح صورت گرفت، ابررایانه ۱۲۷ کیوبیتی ایگل، که از کیوبیت‌های ساخته شده بر روی مدارهای ابررسانا استفاده می‌کند، حالت مغناطیسی کامل یک جامد دوبعدی را محاسبه کرد. پژوهشگران سپس نویز تولید شده از هر یک از کیوبیت‌ها را به‌دقت اندازه‌گیری کردند.

در نتیجه، مشخص شد که عوامل خاصی، از جمله نقص‌های مواد موجود در ابررایانه، می‌تواند نویز تولید شده در هر کیوبیت را با اطمینان پیش‌بینی کند. به گزارش نیچر نیوز، تیم پژوهشی از این پیش‌بینی‌ها برای الگوسازی نتایج بدون نویز استفاده کرد.

ادعاهای مربوط به برتری رایانه‌های کوانتومی پیش از این نیز مطرح شده بود. دانشمندان گوگل در سال ۲۰۱۹ ادعا کردند که رایانه کوانتومی آن شرکت معروف به  سایکمور مسئله‌ای را در مدت ۲۰۰ ثانیه حل کرده است، در حالی که رایانه معمولی ۱۰ هزار سال برای حل آن مسئله وقت نیاز دارد. البته مشکلی که رایانه کوانتومی آن را حل کرد اساسا بیرون دادن فهرست بزرگی از اعداد تصادفی و سپس بررسی دقت آن‌ها بود که هیچ کاربرد عملی نداشت.

اما نمایش جدید آی‌بی‌ام، برخلاف آنچه گفته شد، برای حل مشکل فیزیکی واقعی- البته بسیار ساده شده- کاربرد دارد.

جان مارتینیس، فیزیک‌دان دانشگاه کالیفرنیا، در سانتا باربارا، که به داده‌های مربوط به نتایج مقاله مربوط به گوگل در سال ۲۰۱۹ دست یافته است، به نیچر نیوز می‌گوید: «این شما را خوش‌بین می‌کند که این کار در دستگاه‌های دیگر و الگوریتم‌های پیچیده‌تر نیز کار خواهد کرد.»