مطالعهٔ جدیدی از سوینبرن به پارادوکس اساسی میپردازد: اگر محاسبات کوانتومی مسائلی را حل میکند که توسط روشهای سنتی قابل بررسی نیستند، چگونه میتوانیم مطمئن شویم که نتایج صحیح هستند؟
محاسبات کوانتومی پتانسیل حل مسائلی را دارد که پیش از این غیرقابل حل تصور میشدند؛ در حوزههایی همچون فیزیک، پزشکی و رمزنگاری.
اما با سرعت گرفتن تلاشها برای ساخت اولین دستگاه تجاری کوانتومی با مقیاس بزرگ و بدون خطا، سؤال مهمی پیش میآید: چگونه میتوانیم تأیید کنیم که این پاسخهای به ظاهر غیرممکن در واقع صحیح هستند؟
مطالعهٔ جدیدی از سوینبرن این چالش را بررسی میکند.
چالش تأیید غیرممکن
«دامنهای از مشکلات وجود دارد که حتی سریعترین ابرکامپیوتر جهان قادر به حل آن نیست، مگر اینکه آماده باشید میلیونها یا حتی میلیاردها سال منتظر پاسخ بمانید»، میگوید نویسندهٔ اصلی، پژوهشگر پسادکتری مرکز نظریه علم و فناوری کوانتومی سوینبرن، الکساندر دللیوس.
«بنابراین، برای اعتبارسنجی رایانههای کوانتومی، نیاز به روشهایی داریم که بتوانند نظریه و نتایج را بدون سالها انتظار برای انجام همان کار توسط یک ابرکامپیوتر مقایسه کنند.»
توسعهٔ روش اعتبارسنجی برای نمونهسازهای بوزونی گوسی
پژوهشگران سوینبرن تکنیکهایی برای بررسی دقت خروجیهای یک نوع رایانهٔ کوانتومی به نام نمونهساز بوزونی گوسی (GBS) ایجاد کردند. این سامانه با استفاده از فوتونها، ذرات نور، محاسبات احتمالی را تولید میکند که برای سریعترین ابرکامپیوترهای کلاسیک هزاران سال زمان میبرد تا آنها را تکمیل کنند.
«فقط در چند دقیقه با یک لپتاپ، روشهای توسعهیافته به ما این امکان را میدهند که تعیین کنیم آیا یک آزمایش GBS پاسخ صحیحی تولید میکند و چه خطاهایی (در صورت وجود) حضور دارند.»
برای نشان دادن این روش، تیم یک آزمایش اخیر GBS را ارزیابی کرد که بازتولید آن با استفاده از ابرکامپیوترهای کنونی حداقل ۹٬۰۰۰ سال زمان میبرد. تجزیه و تحلیل آنها نشان داد توزیع احتمالی GBS با هدف مورد نظر مطابقت ندارد و وجود نویز اضافی که پیش از این بررسی نشده بود، را آشکار ساخت.
اکنون آنها باید بررسی کنند که آیا بازآفرینی توزیع جایگزین کار محاسباتی دشواری است یا این خطاها باعث شدهاند که رایانهٔ کوانتومی «کوانتومبودگی» خود را از دست بدهد.
به سوی رایانههای کوانتومی بدون خطا
پاسخ به این سؤال راه را برای رایانههای کوانتومی بدون خطا در سطح تجاری هموار میکند؛ هدفی که دللیوس امیدوار است در خط مقدم آن باشد.
«توسعهٔ رایانههای کوانتومی با مقیاس بزرگ و بدون خطا، کاری هرقلبی است که در صورت موفقیت، زمینههای مختلفی مانند توسعه دارو، هوش مصنوعی، امنیت سایبری را متحول میکند و به ما امکان میدهد درک عمیقتری از جهان فیزیکی داشته باشیم.»
«یک بخش حیاتی از این کار، روشهای مقیاسپذیر اعتبارسنجی رایانههای کوانتومی است که به درک بهتر ما از خطاهای موجود در این سیستمها و چگونگی اصلاح آنها کمک میکند تا این دستگاهها «کوانتومبودگی» خود را حفظ کنند.»
مرجع: «آزمایشهای اعتبارسنجی نمونهسازهای بوزونی گوسی با آشکارسازهای شمارش فوتون» توسط الکساندر اس دللیوس، مارجرت دی رید و پیتر دی دراموند، 9 سپتامبر 2025، Quantum Science and Technology. DOI: 10.1088/2058-9565/adfe16
این تحقیق بخشی از هزینههای آن از طریق گرنتهای آزمایشگاههای NTT Phi تأمین شد. این انتشار به لطف پشتیبانی گرنت شماره 62843 از بنیاد جان تمپلتون امکانپذیر شد.
هرگز دستاوردی را از دست ندهید: به خبرنامهٔ SciTechDaily بپیوندید.در گوگل، Discover و News ما را دنبال کنید.