سبقت رایانه‌های کوانتومی از سنتی تا ۲ سال آتی

آزمایش معیار شرکت پیشگام IBM نشان می‌دهد که رایانه‌های کوانتومی می‌توانند ظرف ۲ سال از رایانه‌های سنتی پیشی بگیرند.

به گزارش ایسنا و به نقل از اسپیس، یک آزمایش جدید روی رایانه‌های شرکت IBM نشان می‌دهد که رایانه‌های کوانتومی به زودی می‌توانند در کارهای عملی در دو سال آینده از کامپیوترهای دیجیتال کلاسیک بهتر عمل کنند.

این آزمایش جدید نشان داده است که رایانه‌های کوانتومی می‌توانند در عرض دو سال، رایانه‌های کلاسیک را در پاسخ به سؤالات عملی شکست دهند که نمایش دهنده برتری کوانتومی واقعی است که در آن رایانه‌های کوانتومی از رایانه‌های دیجیتال سنتی پیشی می‌گیرند.

سابرینا مانیسکالکو، مدیر عامل استارتاپ محاسبات کوانتومی الگوریتمیک(Algorithmiq) واقع در هلسینکی گفت: این ماشین‌ها در حال آمدن هستند.

در این مطالعه جدید که به تازگی در مجله Nature شرح داده شده، دانشمندان از رایانه کوانتومی IBM معروف به ایگل(Eagle) برای شبیه‌سازی خواص مغناطیسی یک ماده واقعی سریع‌تر از یک کامپیوتر سنتی استفاده کردند.

این رایانه به این موفقیت دست یافت، زیرا از یک فرآیند کاهش خطای ویژه استفاده کرد که اختلال و نویز را که ضعف اساسی رایانه‌های کوانتومی است، جبران می‌کرد.

رایانه‌های مبتنی بر تراشه سیلیکونی سنتی به «بیت‌هایی» متکی هستند که می‌توانند تنها یکی از دو مقدار صفر یا یک را در نظر بگیرند.

در مقابل، رایانه‌های کوانتومی از بیت‌های کوانتومی یا کیوبیت‌ها استفاده می‌کنند که می‌توانند حالت‌های زیادی را همزمان به خود بگیرند. کیوبیت‌ها بر پدیده‌های کوانتومی مانند برهم نهی که در آن یک ذره می‌تواند در چندین حالت به طور همزمان وجود داشته باشد و بر درهم تنیدگی کوانتومی که در آن حالت‌های ذرات دور را می‌توان به هم مرتبط کرد، تکیه می‌کنند تا تغییر یکی فوری دیگری را تغییر دهد.

این در تئوری به کیوبیت‌ها اجازه می‌دهد تا محاسبات را بسیار سریع‌تر انجام دهند، در حالی که بیت‌های دیجیتال آن را به آرامی و به ترتیب انجام می‌دهند.

اما از نظر تاریخی، رایانه‌های کوانتومی پاشنه آشیل دارند، چرا که حالت‌های کوانتومی کیوبیت‌ها فوق‌العاده نحیف هستند و حتی کوچک‌ترین اختلال در محیط بیرونی می‌تواند وضعیت آنها و در نتیجه اطلاعاتی را که حمل می‌کنند، برای همیشه خراب کند. این امر رایانه‌های کوانتومی را بسیار مستعد خطا یا نویز می‌کند.

در این آزمایش جدید، ابررایانه ۱۲۷ کیوبیتی ایگل که از کیوبیت‌های ساخته شده بر روی مدارهای ابررسانا استفاده می‌کند، حالت مغناطیسی کامل یک جامد دو بعدی را محاسبه کرد. سپس پژوهشگران نویز تولید شده توسط هر یک از کیوبیت‌ها را به دقت اندازه‌گیری کردند و مشخص شد که عوامل خاصی، مانند نقص در مواد ابررایانه می‌توانند به طور قابل اعتمادی نویز تولید شده در هر کیوبیت را پیش‌بینی کنند.

گروه آزمایش سپس از این پیش‌بینی‌ها برای مدل‌سازی نتایج بدون آن نویز استفاده کرد.

ادعاهای دستیابی به برتری کوانتومی قبلاً مطرح شده است. در سال ۲۰۱۹، دانشمندان گوگل ادعا کردند که رایانه کوانتومی آنها معروف به سیکامور(Sycamore) مسئله‌ای را در ۲۰۰ ثانیه حل کرده است که یک رایانه معمولی ۱۰ هزار سال طول می‌کشد تا آن را حل کند. اما مسئله‌ای که سیکامور آن را حل کرد، اساساً استخراج فهرست عظیمی از اعداد تصادفی و سپس بررسی صحت آنها بود که هیچ کاربرد عملی نداشت.

در مقابل اما آزمایش جدید IBM برای یک مسئله فیزیکی واقعی، البته بسیار ساده شده کاربرد دارد.

جان مارتینیس، فیزیکدان دانشگاه کالیفرنیا سانتا باربارا که در آزمایش گوگل در سال ۲۰۱۹ مشارکت داشت، گفت: این شما را خوش‌بین می‌کند که این کار در سیستم‌های دیگر و الگوریتم‌های پیچیده‌تر کار خواهد کرد.