توسط دانشگاه فناوری سوینبرن
یک مطالعهٔ جدید سوینبرن به پاراداکس اساسی میپردازد: اگر محاسبهٔ کوانتومی مسائلی را حل میکند که توسط روشهای سنتی قابل بررسی نیستند، چگونه میتوانیم مطمئن شویم که نتایج درست هستند؟
محاسبهٔ کوانتومی پتانسیلی برای حل مسائلی دارد که پیشتر بهعنوان غیرقابل حل در حوزههایی همچون فیزیک، پزشکی و رمزنگاری شناخته میشدند.
با این حال، با تسریع تلاشها برای ساخت اولین دستگاه کوانتومی تجاری با مقیاس بزرگ و بدون خطا، سؤال مهمی مطرح میشود: چگونه میتوانیم تأیید کنیم که این پاسخهای بهنظر «ناممکن» در واقع درست هستند؟
یک مطالعهٔ جدید سوینبرن به این چالش میپردازد.
چالش تأیید ناممکن
«دامنهای از مشکلات وجود دارد که حتی سریعترین ابرکامپیوتر جهان نمیتواند آنها را حل کند، مگر اینکه فرد حاضر به صبر کردن میلیونها یا حتی میلیاردها سال برای دریافت یک پاسخ باشد»، میگوید الکساندر دللیوس، پژوهشگر پسادکتری مرکز نظریه علم و فناوری کوانتومی سوینبرن.
«بنابراین، برای اعتبارسنجی کامپیوترهای کوانتومی، روشهایی لازم است که بتوانند نظریه و نتایج را مقایسه کنند بدون اینکه منتظر سالها برای انجام همان کار توسط یک ابرکامپیوتر بمانیم».
توسعهٔ روش اعتبارسنجی برای سامپلرهای بوزونی گوسی
پژوهشگران سوینبرن تکنیکهایی برای بررسی صحت خروجیهای یک نوع کامپیوتر کوانتومی به نام سامپلر بوزونی گوسی (GBS) توسعه دادند. این سامپلر از فوتونها، ذرات نور، برای تولید محاسبات احتمالی استفاده میکند که برای سریعترین ابرکامپیوترهای کلاسیک هزاران سال زمان میطلبد تا آنها را بهدست آورد.
«در عرض تنها چند دقیقه بر روی یک لپتاپ، روشهای توسعه یافته به ما امکان میدهند تا تعیین کنیم آیا یک آزمایش GBS پاسخ صحیح را تولید میکند و در صورت وجود، چه خطاهایی در آن وجود دارد».
برای نشان دادن این رویکرد، تیم یک آزمایش GBS اخیر را ارزیابی کرد که بازتولید آن با ابرکامپیوترهای فعلی حداقل ۹٬۰۰۰ سال زمان میبرد. تحلیل آنها نشان داد توزیع احتمالی GBS با هدف موردنظر مطابقت ندارد و نویز اضافی وجود دارد که تاکنون تحلیل نشده بود.
اکنون آنها باید بررسی کنند که آیا بازتولید توزیع جایگزین یک مسئلهٔ محاسباتی سخت است یا این خطاها باعث از دست رفتن «خصوصیت کوانتومی» کامپیوتر شدهاند.
به سوی محاسبهٔ کوانتومی بدون خطا
پاسخ به این سؤال مسیر پیشرفت به سمت کامپیوترهای کوانتومی بدون خطا که در سطح تجاری در دسترس هستند، هموار خواهد کرد؛ آنچنان که الکساندر دللیوس امیدوار است در این زمینه پیشرو باشد.
«توسعهٔ کامپیوترهای کوانتومی با مقیاس بزرگ و بدون خطا کاری هرمسمانند است که اگر بهدست آید، زمینههای مختلفی چون توسعهٔ دارو، هوش مصنوعی، امنیت سایبری را متحول میکند و به ما امکان میدهد تا درک عمیقتری از جهان فیزیکی بهدست آوریم».
«یک عنصر اساسی در این کار، روشهای مقیاسپذیر برای اعتبارسنجی کامپیوترهای کوانتومی است که به ما در درک بهتر خطاهای موجود در این سامانهها و چگونگی اصلاح آنها کمک میکند و اطمینان میدهد که آنها خصوصیت کوانتومی خود را حفظ میکنند».
مرجع: «آزمونهای اعتبارسنجی سامپلرهای بوزونی گوسی با آشکارسازهای حلکنندهٔ تعداد فوتون» اثر الکساندر اس دللیوس، مارجرت دی رید و پیتر دی دراموند، 9 سپتامبر 2025، علم و فناوری کوانتومی.
DOI: 10.1088/2058-9565/adfe16
این تحقیق تا حدی توسط کمکهزینههای آزمایشگاههای NTT Phi تأمین مالی شد. این انتشار با پشتیبانی کمکهزینه 62843 از بنیاد جان تمپلتون قابل انجام شد.
هرگز یک پیشرفت را از دست ندهید: در خبرنامه SciTechDaily عضو شوید.
ما را در گوگل، Discover و News دنبال کنید.