چاپ

آریا جوان - براساس آخرین تحقیقات، نشانه‌ ها و دلایل مستدلی وجود دارد که نشان از عملکرد بهتر کامپیوترهای کوانتومی نسبت به کامپیوترهای کلاسیک می ‌ دهند .

تاکنون خبرهای بسیاری در مورد کامپیوترهای کوانتومی و محاسبات کوانتومی منتشر شده است. ظاهرا جنجال‌ های تبلیغاتی و قابلیت ‌ هایی که در مورد کامپیوترهای کوانتومی مطرح می ‌ شود، چندان هم دور از واقعیت نیست. هرچند برای اینکه بتوانیم به ‌ صورت واقعی و در عمل در مورد قدرت محاسبات کوانتومی صحبت کنیم، هنوز باید چند سال دیگر صبر کنیم تا ببینیم این وعده ‌ های تبلیغاتی محقق خواهند شد یا خیر. آیا وعده ‌ های مطرح‌شده در مورد کامپیوترهای کوانتومی و محاسبات کوانتومی به عینیت و واقعیت خواهند رسید یا در عمل چنین تبلیغاتی صحت ندارد . تحقیقات و مطالعات علمی در مورد رایانه‌ های کوانتومی همچنان ادامه دارد. در کنار این تحقیقات علمی، تبلیغات رسانه ‌ ای هم کار خود را پیش می ‌ برند. براساس آخرین دستاوردهای مطرح ‌ شده در این حوزه، به ‌ نظر می ‌ رسد در انجام محاسبات واقعی، کامپیوترهای کوانتومی عملکرد سریع ‌ تری نسبت به رایانه ‌ های کلاسیک از خود نشان می ‌ دهند .

مقاله‌های مرتبط:
نگاهی به نکات ریز و درشت ساخت کامپیوتر کوانتومی طراحی کامپیوتر کوانتومی نوین برای شناخت ویژگی‌های مولکول
آنچه تاکنون در مورد رایانه های کوانتومی می‌ دانیم این است که این کامپیوترها، با تعداد محدودی کیوبیت و زمان کوهرنس یا همدوسی بسیار کوتاه عمل می ‌ کنند. در پردازش کوانتومی، کیوبیت یا بیت کوانتومی معادل بیت در رایانه ‌ های کلاسیک است که به ‌ عنوان واحد پایه برای پردازش کوانتومی مورد استفاده قرار می ‌ گیرد . انتظار می‌ رود که چنین محدودیت ‌ هایی باعث محدودشدن محاسبات در رایانه ‌ های کوانتومی شود. هرچند با وجود تمام محدودیت ‌ ها، رایانه ‌ های کوانتومی کاربردهایی دارند که برای آن حوزه ‌ ها می ‌ توانند مورد استفاده قرار گیرند. محققان بسیار علاقه ‌ مند هستند بدانند با هر سیستمی چه مجموعه کارهایی را می ‌ توان به ‌ انجام رساند. با توجه به زمان کوتاه کوهرنس یا همدوسی در رایانه ‌ های کوانتومی، به ‌ نظر می ‌ رسد که این سیستم ‌ ها برای انجام محاسبات مفید و موثر نخواهند بود. در نتیجه این ‌ طور می ‌ توان نتیجه گرفت که با توجه به محدودیت ‌ های موجود، امکان انجام تعداد محدودی عملیات روی رایانه ‌ های کوانتومی مقدور خواهد بود. به زبان و ادبیات کوانتومی، با توجه به عمق مدارهای کوانتومی، به ‌ نظر می ‌ رسد که کامپیوترهای کوانتومی در انجام برخی محاسبات، محدودیت ‌ هایی نسبت به کامپیوترهای کلاسیک با عمق مدار قابل افزایش داشته باشند . نشریه‌ ی Science today ، مقاله ‌ ای تحت عنوان « مزیت کامپیوترهای کوانتومی با مدارهای با عمق کم » توسط سرگئی براویی از محققان IBM ، دیوید گاست از دانشگاه واترلو و موسسه محاسبات کوانتومی و روبرت کونیگ از موسسه تحقیقات پیشرفته ‌ و همچنین زنتروم متمتیک و دانشگاه فنی مونیخ منتشر کرد. در این مقاله، محققان اثبات می ‌ کنند که برای حل یک مساله، یک کامپیوتر کوانتومی با عمق مدار ثابت می ‌ تواند عملکرد بهتری نسبت به یک کامپیوتر کلاسیک که عمق مدار آن افزایش می ‌ یابد و بیشتر می ‌ شود از خود نشان دهد. همان ‌ طور که گفته شد، عمق مدار کامپیوتر کوانتومی ثابت است . مجموعه مقالات گذری بر فیزیک کوانتوم
مکانیک کلاسیک و هر آنچه باید راجع به آن بدانید فیزیک کلاسیک؛ تاریخ جهان فیزیک پیش از کوانتوم بررسی نارسایی‌های فیزیک کلاسیک و آغازی بر فیزیک کوانتوم
این نکته را در نظر داشته باشید که کامپیوترهای کوانتومی و کامپیوترهای کلاسیک تفاوت‌ های زیادی با یکدیگر دارند . باب ساتور معاون بخش استراتژی و اکوسیستم کوانتومی IBM معتقد است : مدارهای کوانتومی به‌ صورت اساسی یکسان نیستند و با مدارهای کلاسیک تفاوت ‌ هایی دارند. مدارهای کلاسیک، بر اساس بیت و اعداد باینری صفر و یک توابع منطقی AND ، OR ، NOT و مشابه آن محاسبات را انجام می ‌ دهند. در گیت ‌ های بسیار ساده، انواع عملیاتی که می‌توان با رایانه ‌ های کوانتومی انجام داد، بسیار متفاوت است و تنها دو بیت باینری درگیر محاسبات نمی ‌ شوند. وقتی کیوبیت ‌ ها محاسباتی را انجام می ‌ دهند، تنها دو بیت باینری در محاسبات وجود ندارند، بلکه فضاهای بیشتری درگیر محاسبات خواهد شد .

از آنجایی که کیوبیت‌ ها می ‌ توانند به ‌ غیر از محاسبه ‌ ی صفر و یک اعداد بیشتری را در محاسبات خود وارد کنند، در نتیجه برای انجام محاسبات کوانتومی، بر اساس قنون برهمی نهی در فیزیک، فضاهای بیشتری برای محاسبات مورد نیاز است و درگیر می ‌ شود. همین مساله منجر به قدرتمندشدن رایانه ‌ های کوانتومی نسبت به رایانه ‌ های کلاسیک خواهد شد و برای حل مسایل خاص که مورد توجه محققان است می ‌ تواند کاربرد داشته باشد . مقاله‌های مرتبط:
بازنگری در آزمایش گربه‌ شرودینگر: چالشی برای مکانیک کوانتومی
محققان به دنبال پاسخ دادن به این سوال بودند که که آیا مدارهای کوانتومی با عمق ثابت می‌ توانند یک مسئله‌ی محاسباتی را همانند مدارهای کلاسیک با عمق ثابت حل کنند؟ این مسئله، Bernstein-Vazirani نام دارد که یک مثال شناخته‌شده در محاسبات کوانتومی است . در این مقاله ‌ ی کوتاه نمی ‌ توانیم به جزئیات این بررسی و تحقیق بپردازیم؛ اما محققان نشان می ‌ دهند که حتی یک کامپیوتر کوانتومی با عمق کم می ‌ تواند به ‌ راحتی از یک رایانه ‌ ی کلاسیک، در حل این مسئله پیشی بگیرد. برویی معتقد است : سعی کردیم متوجه شویم که چه نوع محاسباتی با یک مدار کوانتومی با عمق کم قابل انجام است. به‌ دنبال مدل مناسبی برای یک نوع محاسبات بودیم که بتواند روی دستگاه ‌ های کوانتومی near-term قابل انجام باشد. بدین نتیجه رسیدیم که کامپیوترهای کوانتومی می ‌ توانند برخی مسایل محاسباتی خاص را با کمک مدارهای کوانتومی با عمق ثابت حل کنند. در نتیجه، وقتی شما تعداد بیت ‌ های ورودی را افزایش می ‌ دهید، عمق الگوریتم کوانتومی که آن مساله محاسباتی را حل می ‌ کند، ثابت باقی می ‌ ماند .

شایان ذکر است که رایانه‌ های کلاسیک با مدارهای با عمق ثابت نمی ‌ توانند چنین مسایل محاسباتی را حل کنند. البته سوتور یادآوری می ‌ کند که با توجه به این نتایج، نباید در مورد وضعیت فعلی محاسبات کوانتومی بیش از آنچه که در عمل رخ می ‌ دهد، دامن زد. وی معتقد است : سعی می‌ کنیم در مورد عملکرد کامپیوترهای کوانتومی بسیار محتاط و صادقانه صحبت کنیم. در بررسی انجام ‌ شده در شرایط فعلی، کامپیوتر ‌ های کوانتومی در مقایسه با کامپیوتر ‌ های کلاسیک عملکرد بهتری از خود نشان دادند. چنین آزمایش ‌ ها و بررسی ‌ هایی عموما به ‌ دلایل خاصی دنبال می ‌ شوند و ممکن است در طول سه تا پنج سال آینده و حتی در دهه ‌ های آتی شاهد تغییرات بسیاری در نتایج به ‌ دست آمده از این تحقیقات باشیم . آنچه مسلم است، بررسی الگوریتم‌ های کوانتومی ارزشمند بوده و تحقیقات و مطالعات در این حوزه همچنان ادامه دارد. سوتور معتقد است که هنوز سوالات مهمی در مورد کامپیوترهای کوانتومی و نحوه ‌ ی عملکرد آن‌ها بی ‌ پاسخ مانده است. تحقیقات در زمینه ‌ ی کامپیوترهای کوانتومی ادامه دارد و باید منتظر نتایج بعدی که پژوهشگران این حوزه به آن دست پیدا خواهند کرد، باشیم. سوتور معتقد است ممکن است این نتایج در تحقیقات بعدی تغییراتی داشته باشد .