دانشمندان با طراحی یک الگوریتم کوانتومی جدید، پیشرفت بزرگی را در محاسبات کوانتومی رقم زدند

دانشمندان با طراحی یک الگوریتم کوانتومی جدید، پیشرفت بزرگی را در محاسبات کوانتومی رقم زدند

اگرچه برخی تصور می‌کنند کامپیوترهای کوانتومی بزرگ تصحیح کننده‌ی خطا، دهه‌ها ما با فاصله دارند، اما متخصان این حوزه با جدیت سعی می کنند با وجود محدودیت‌های ناشی از خطاها یا نویزها، راهی برای استفاده از پردازنده‌های کوانتومی موجود و حل مسائل بیابند.

یک کاربرد کلیدی پیش بینی شده‌ی کامپیوترهای کوانتومی، شبیه سازی خواص مولکولی است. این کاربرد می تواند در طولانی مدت، منجر به پیشرفت‌های مهمی در بهبود مواد و کشف دارو شود؛ اما به شرطی که خبری از محاسبات نویزی که نتایج را پیچیده می‌کنند، نباشد. شیمی‌دانان و فیزیک‌دانان دانشگاه ویرجینیا، به تازگی مقاله‌ای را در مجله Nature Communications منتشر کرده‌اند که در آن شبیه سازی کوانتومی را توسعه داده‌اند. آن‌ها الگوریتم کوانتومی جدیدی طراحی کرده‌اند که می تواند خواص مولکول‌ها را در کامپیوترهای کوانتومی نویزی، به طور موثرتری محاسبه نماید.

انتظار می‌رود کامپیوترهای کوانتومی بتوانند انواع خاصی از محاسبات را بسیار کارآمدتر از کامپیوترهای «کلاسیکی» امروزی انجام دهند. آن‌ها مشابه کامپیوترهای کلاسیکی هستند، اما در این مورد، الگوریتم‌ها را با اعمال توالی‌های گیت‌های کوانتومی منطقی به بیت‌های اطلاعات اجرا می‌کنند. گیت‌های منطقی کوانتومی در کنار هم، مدارهای کوانتومی را تشکیل می‌دهند. مشکل کامپیوترهای کوانتومی نویزی امروزی، این است که در یک مدار آنقدر نویز جمع می شود که منجر به تخریب محاسبات و در نتیجه محاسبات متعاقب نادقیق می‌شود. دانشمندان در طراحی مدارهایی که هم کوتاهتر و هم دقیق تر باشند، مشکل دارند. اکنون محققان با توسعه‌ی روشی که مدار را به صورت تکراری بزرگ می کند، این مسئله را حل کرده‌اند. آ‌ن‌ها می‌گویند:

ما با یک مدار حداقلی شروع کرده و سپس آن را بزرگ‌تر می‌کنیم. به این صورت که گیت‌های منطقی را پشت سرهم به مدارهای کوتاه اضافه می کنیم تا زمانی که کامپیوتر راه حل را بیابد.

مزیت مهم دیگر این الگوریتم کوانتومی، این است که محققان آن را به گونه‌ای طراحی کرده‌اند که می‌تواند خود را با  سیستم مولکولی در حال شبیه‌سازی شدن، انطباق می‌دهد. مولکول‌های مختلف، مدارهای خودشان را (که منحصرا برای آن‌ها مناسب است) دیکته خواهند کرد.

گروه‌های شیمی و فیزیک دانشکده ویرجینیا و گروهی از فارغ التحصیلان و پسادکترهای هر دو رشته، بیش از 2.8 میلیون دلار کمک مالی برای این پژوهش میان‌رشته‌ای، از بنیاد ملی علوم و وزارت انرژی ایالات متحده دریافت کرده‌اند. اخیرا دانشکده فناوری ویرجینیا و شرکت IBM مشارکتی را آغاز کرده‌اند که به محققان امکان دسترسی به سخت‌افزارهای محاسبات کوانتومی IBM  را می‌دهد. یکی از محققان می‌گوید:

گروه ما در دانشکده ویرجینیا از انجام مراحل بعدی کار که شامل اجرای الگوریتم کوانتومی جدید در پردازنده‌های IBM است، واقعا هیجان زده‌اند.


مشاهده مقاله اصلی در مجله
منبع: phys.org

كلمات كليدي :
کامپیوتر کوانتومی , الگوریتم کوانتومی , شبیه سازی کوانتومی
 
امتیاز دهی