الگوریتم جدید محاسبات کوانتومی از محدودیت‌های واهمدوسی عبور می‌کند

الگوریتم جدید محاسبات کوانتومی از محدودیت‌های واهمدوسی عبور می‌کند

الگوریتم جدیدی که پیش‌برد شبیه‌سازی را تسریع می‌کند، قادر به استفاده بیشتر از کامپیوترهای کوانتومی فعلی و کامپیوترهای کوانتومی آینده است و مسیر را برای کاربردهایی باز می‌کند که محدودیت‌های زمانی سختی که مانع بسیاری از محاسبات کوانتومی می‌شدند را پشت سر می‌گذارند.

به گفته‌ی محققان: «کامپیوترهای کوانتومی، قبل از اینکه ماهیت کوانتومی مفید آن‌ها (که ما آن را همدوسی می‌نامیم) از بین برود، زمان محدودی برای انجام محاسبات دارند. الگوریتم جدیدی که ما توسعه داده و آزمایش کرده‌ایم، ما را قادر خواهد ساخت تا شبیه‌سازی کوانتومی را برای حل مسائلی که قبلاً خارج از دسترس بودند، تسریع کنیم».

کامپیوترهای ساخته شده از اجزای کوانتومی (معروف به کیوبیت) به طور بالقوه می‌توانند مسائل بسیار دشواری که فراتر از توانایی حتی قدرتمندترین ابر کامپیوترهای مدرن هستند را حل کنند. کاربردهایی از جمله تجزیه و تحلیل سریع‌تر مجموعه‌ای از داده‌های بزرگ، تولید دارو و کشف اسرار ابررسانایی که می‌توانند منجر به پیشرفت‌های بزرگ فناوری و علمی در آینده نزدیک شوند. آزمایش‌های اخیر توانایی کامپیوترهای کوانتومی در حل مسائلی را در چندین ثانیه نشان می‌دهند که بهترین کامپیوترهای معمولی برای انجام آن هزاران سال زمان لازم دارند. با این حال، برای تضمین اینکه یک کامپیوتر کوانتومی بتواند شبیه‌سازی‌های معنی‌داری را قبل از اینکه همدوسی کوانتومی از بین برود انجام دهد، چالش وجود دارد.

محققان خاطر نشان کردند: «ما از یادگیری ماشین برای ایجاد مدار کوانتومی استفاده کردیم که قادر است تعداد زیادی از عملیات شبیه‌سازی کوانتومی را به طور همزمان تقریب بزند. نتیجه، یک شبیه‌ساز کوانتومی خواهد بود که می‌تواند دنباله‌ای از محاسبات را با یک عمل سریع جایگزین کند که می‌تواند تا قبل از خراب‌شدن همدوسی کوانتومی انجام شود».

الگوریتم پیش‌برد سریع وردشی (The Variational Fast Forwarding (VFF)) که محققان لس آلاموس توسعه دادند ترکیبی است که جنبه‌های محاسبات کلاسیکی و کوانتومی را با یکدیگر ترکیب می‌کند. اگرچه قضایای قبلی، پتانسیل پیش‌برد سریع عمومی را با مانستگی مطلق برای شبیه‌سازی‌های دلخواه کوانتومی مستثنی می‌کنند، اما محققان با تحمل خطاهای کوچک محاسباتی برای بازه‌ای از زمان‌های متوسط، بر مشکل چیره شده‌اند تا بتوانند پیش‌بینی‌های مفیدی (حتی اگر کمی ناقص باشند) را ارائه دهند. در اصل، این رویکرد به دانشمندان امکان می‌دهد تا یک سیستم را به مدت زمان مد نظرشان، به طور کوانتومی شبیه‌سازی کنند. به طور عملی، خطاهایی که با افزایش زمان شبیه‌سازی ایجاد می‌شوند، محاسبات بالقوه را محدود می‌کنند. این الگوریتم همچنان، امکان شبیه‌سازی بسیار فراتر از مقیاس‌های زمانی که کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند بدون الگوریتم VFF به آن دست ‌یابند را فراهم می‌کند.

یک نکته جالب در این فرآیند، این است که برای پیش‌برد سریع یک محاسبه، دو برابر کیوبیت بیشتر از زمانی که انتقال سریع توسط کامپیوتر کوانتومی انجام می‌شد، لازم است. محققان لس آلاموس در کارهای آتی قصد دارند با افزایش تعداد کیوبیت‌های پیش‌برد سریع و بررسی میزان توانایی پیش‌برد سریع سیستم‌ها، محدودیت‌های الگوریتم VFF را کشف کنند.
منبع: phys.org
 
كلمات كليدي :
الگوریتم محاسبات کوانتومی
 
امتیاز دهی
 
 

نظر شما
نام  
پست الكترونيک
وب سایت
متنی که در تصویر می بینید عینا تایپ نمایید
نظر
login