آیا تجهیزات دارای کیوبیتهای پایین میتواند راهحل مسائل پیچیده ریاضی را بیابند؟
شرکت Multiverse Computing به عنوان شرکتی پیشرو در سطح بینالمللی در زمینه ارائه راهحلهای محاسبات کوانتومی، نتایج یکی از تحقیقات جدید خود را منتشر نموده است که نشان میدهد چگونه میتوان با استفاده از یک الگوریتم جدید از کامپیوترهای کوانتومی فعلی برای انجام محاسبات پیچیده ریاضی استفاده کرد.
این الگوریتم برای تبدیل یک کامپیوتر کوانتومی به یک ابزار ریاضی طراحی شده است که میتواند محاسبات پیچیده و روزانه دانشمندان مانند انواع مشتق، معادلات دیفرانسیل جزئی، تحلیل فوریه و سایر محاسبات که در حال حاضر برای تکمیل آنها به نرم افزار تخصصی نیاز است را حل نماید.
مقالهای با عنوان «بهینه سازی متغیر پیوستهی کوانتومی: سنگ بنای تحلیل کوانتومی ریاضیات» این دستاورد را توصیف مینماید. رومان اوروس، همبنیانگذار و مدیر ارشد علمی شرکت Multiverse در این باره به نکاتی اشاره مینماید: «تحقیقات ما نشان میدهد که میتوانیم کامپیوترهای NISQ (Noisy intermediate-scale quantum) امروزی را به محاسبهگرهای کوانتومی پیشرفتهای تبدیل کنیم که قادرند محاسبات بسیار پیچیده را با کیوبیتهای بسیار کم و تصحیح خطای محدود انجام دهند». وی افزود: «این شبیهسازیها در نگاه حداقلی با بهترین کامپیوترهای کلاسیک امروزی قابل مقایسه است و با افزایش عملکرد محاسبات کوانتومی بهبود خواهند یافت».
از آنجا که در این الگوریتم، متغیرهای پیوسته مقادیر نامحدودی در بین حد پایین و بالای اندازهگیری خواهند داشت، قابل شمارش نیستند. میتوان از این الگوریتم با در نظر گرفتن چندین متغیر پیوسته مانند دما، رطوبت، فشار هوا و سایر شرایط متغیر، برای بهینهسازی عملیات یک کارخانه استفاده کرد.
شرکت Multiverse این الگوریتم را برای اجرا بر روی کامپیوترهای کوانتومی قابل برنامهنویسی طراحی کرده و آن را بر روی یک شبیهساز تست نموده است. کارایی این الگوریتم در بهینهسازی پیوسته با ترکیب دو رویکرد کدگذاری کیوبیتها با سه متغیر پیوسته و توموگرافی حالت کوانتومی (Quantum State Tomography) تضمین شده است. این الگوریتم از تمام ویژگیهای کامپیوترهای کوانتومی، یعنی درهمتنیدگی (Entanglement)، برهمنهیها (Superpositions)، و رمزگذاری پیوسته (Fault-tolerant) استفاده میکند.
اوروس در پایان به نکته دیگری اشاره مینماید: «ما قادر خواهیم بود با دستیابی به کامپیوترهای مقاوم در برابر خطا نیز به استفاده از این نوع الگوریتمها ادامه دهیم. کامپیوترهای کوانتومی که از کیوبیتهای بیشتر و فرآیند تصحیح خطای پیشرفتهتری برخوردار هستند، دقت، کیفیت و سرعت راهحل را افزایش میدهند».
با تشکر از توجه شما
مدرسه علم و فناوری کوانتوم