یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های کامپیوترهای کوانتومی، اطمینان از صحت نتایج محاسبات بوده است. اکنون، تیم هوش مصنوعی کوانتومی گوگل با استفاده از پدیده‌ای به نام «پژواک‌های کوانتومی» نشان داده‌اند که می‌توان محاسباتی فراتر از قدرت کامپیوترهای کلاسیک انجام داد و در عین حال، راهی برای تأیید درستی آن نیز داشت. این موفقیت، گامی کلیدی به سوی ساخت کامپیوترهای کوانتومی کاربردی و قابل اتکاست.
تیمی از محققان گوگل اعلام کرده‌اند که تراشه کوانتومی Willow این شرکت موسوم به «برتری کوانتومی قابل تأیید» دست یافته است. این مفهوم به انجام محاسباتی اشاره دارد که ظاهراً از دسترس قدرتمندترین کامپیوترهای کلاسیک خارج است، اما نتیجه نهایی آن را می‌توان راستی‌آزمایی کرد. این دستاورد که نتایج آن در نشریه معتبر Nature منتشر شده، می‌تواند یکی از موانع اصلی بر سر راه کاربردی شدن کامپیوترهای کوانتومی را برطرف کند.
اهمیت راستی‌آزمایی در دنیای کوانتومی
برای استفاده از کامپیوترهای کوانتومی در دنیای واقعی، دانشمندان باید بتوانند درستی نتایج آن‌ها را اثبات کنند. تام اوبراین، فیزیکدان تیم هوش مصنوعی کوانتومی گوگل، در این باره می‌گوید:
اگر نتوانم به شما ثابت کنم که داده‌ها صحیح هستند، چگونه می‌توانم کار مفیدی با آن‌ها انجام دهم؟
محاسبه انجام‌شده توسط تراشه Willow، که به اندازه‌گیری پدیده‌ای موسوم به «پژواک‌های کوانتومی» می‌پردازد، ۱۳ هزار بار سریع‌تر از ابرکامپیوتر Frontier، یکی از قدرتمندترین کامپیوترهای جهان، عمل می‌کند. تخمین زده می‌شود که انجام کامل این محاسبات با Frontier حدود ۱۵۰ سال زمان نیاز دارد، در حالی که Willow آن را تنها در چند روز به سرانجام رسانده است.
با این حال، کارشناسان با احتیاط با این ادعا برخورد می‌کنند. آرام هارو، فیزیکدان کوانتومی از MIT که در این پژوهش نقشی نداشته، می‌گوید:
این ادعا کاملاً متقاعدکننده است که شبیه‌سازی کلاسیک این پدیده نیازمند توان محاسباتی عظیم یا پیشرفت‌های الگوریتمی جدید است، اما غیر ممکن نیست.
او یادآوری می‌کند که در گذشته نیز ادعاهای برتری کوانتومی مطرح شده بود که بعدها با بهبود الگوریتم‌های کلاسیک، آن برتری از بین رفت.
پژواک‌های کوانتومی: اثر پروانه‌ای در مقیاس زیراتمی
محاسبات انجام‌شده در این تحقیق بر پدیده‌ای علمی به نام «همبستگرهای خارج از نظم زمانی» (out-of-time-order correlators) متکی است که به آن «پژواک‌های کوانتومی» لقب داده‌اند. این پدیده، نشانه‌ای از آشوب در یک سیستم کوانتومی است و می‌توان آن را به «اثر پروانه‌ای» تشبیه کرد؛ جایی که یک تغییر کوچک در یک نقطه، باعث ایجاد یک اغتشاش بزرگ در نقطه‌ای دورتر و در زمانی دیگر می‌شود.
برای محاسبه این پژواک‌ها، محققان گوگل مجموعه‌ای از عملیات‌های تصادفی را روی کیوبیت‌ها اجرا کردند. سپس این عملیات‌ها را معکوس کرده و سیستم را به حالت اولیه بازگرداندند. انجام موفق این فرایند، به آن‌ها اجازه داد تا یک سیگنال قابل تأیید از دل یک سیستم پرهرج‌ومرج استخراج کنند.
گامی به سوی کاربردهای عملی
هرچند این دستاورد بسیار مهم است، اما هنوز تا کاربردهای عملی فاصله دارد. به گفته اسکات آرونسون، دانشمند کامپیوتر، تأیید نتیجه این محاسبه نیازمند یک کامپیوتر کوانتومی دیگر با توانایی‌های مشابه است. این در حالی است که الگوریتم‌های ایده‌آل مانند الگوریتم شور (Shor's algorithm) که برای شکستن رمزنگاری‌ها طراحی شده، توسط یک کامپیوتر کلاسیک نیز قابل تأیید هستند.
در همین رابطه بخوانید:
- برندگان نوبل فیزیک ۲۰۲۵ چگونه ساخت کامپیوترهای کوانتومی را ممکن کردند؟
- رونمایی گوگل از تراشه کوانتومی Willow؛ پردازش محاسبات چند میلیارد ساله در عرض 5 دقیقه!
- آیا کامپیوتر کوانتومی Willow گوگل می‌تواند بیتکوین را هک کند؟
با این وجود، تیم گوگل در مقاله‌ای دیگر که هنوز داوری نشده، نشان داده است که می‌توان از این تکنیک برای محاسبه نحوه قرارگیری بخش‌هایی از مولکول‌ها در فضای سه‌بعدی استفاده کرد. اگرچه این محاسبات هنوز از روش‌های کلاسیک سریع‌تر نیستند، اما به گفته آرام هارو، «مشاهده ارتباط نتایج یک کامپیوتر کوانتومی با یک آزمایش واقعی، بسیار امیدوارکننده است.»
نظر خود را اضافه کنید.
برای ارسال نظر وارد شوید
ارسال نظر بدون عضویت در سایت