مهروماه

یک کامپیوتر کوانتومی که نور را اندازه گیری می کند برتری کوانتومی را به دست آورده است.
نوع جدیدی از محاسبات کوانتومی به نام نمونه گیری بوزون قادر به محاسباتی است که هیچ رایانه ای کلاسیک نمی تواند در مدت زمان معقول انجام دهد. این پس از آنکه گوگل در سال 2019 اعلام کرد دستگاه Sycamore آن به این مهم دست یافته است ، برای دومین بار است که این موفقیت ، معروف به برتری کوانتومی ، برای یک الگوریتم کوانتوم ادعا می شود.
نمونه برداری از بوزون بر یک ویژگی کوانتومی عجیب فوتون ها - ذرات نور - متکی است که هنگام عبور آنها از طریق شکاف پرتو نمایش داده می شود ، که یک پرتو نور واحد را به دو پرتوی که در جهات مختلف انتشار می یابد ، تقسیم می کند. اگر دو فوتون یکسان دقیقاً همزمان به شکافنده پرتو برخورد کنند ، از یکدیگر جدا نمی شوند. در عوض ، آنها به هم می چسبند و هر دو در یک جهت حرکت می کنند.
اگر چندین بار پیاپی فوتون های زیادی را از طریق دنباله ای از تقسیم کننده های پرتو شلیک کنید ، الگوهایی در مسیر فوتون ها ظاهر می شوند که شبیه سازی یا پیش بینی آنها با رایانه های کلاسیک فوق العاده دشوار است. یافتن مجموعه های احتمالی مسیرهای فوتونی در این مجموعه ، نمونه گیری بوزونی نامیده می شود و دستگاه نمونه گیری بوزونی نوعی کامپیوتر کوانتومی است ، البته با هدف بسیار محدود.

 

 

تیمی به رهبری ژیان وی پان در دانشگاه علم و صنعت چین با استفاده از پالس های لیزری که در پیچ و خم 300 پرتو شکاف و 75 آینه فرستاده شده بود ، یک دستگاه نمونه گیری بوزونی به نام Jiuzhang- جیوژانگ ساختند. نمونه گیر بوزون کامل در بسیاری از آزمایش ها وفاداری 1 خواهد داشت ، به این معنی که کاملاً با پیش بینی های نظری مطابقت دارد. جیوژانگ وفاداری 0.99 داشت.

محققان محاسبه کردند که شبیه سازی نمونه بوزون با چنین وفاداری بالایی بر روی یک رایانه کلاسیک غیرممکن است: ابررایانه ژاپنی Fugaku - فوگا کو، قدرتمندترین رایانه کلاسیک جهان ، 600 میلیون سال طول می کشد تا کاری را که جیوژنگ می تواند در 200 ثانیه انجام دهد ، انجام دهد. چهارمین ابر رایانه قدرتمند ، Sunway TaihuLight ، 2.5 میلیارد سال طول می کشد.

اسکات آرونسون در دانشگاه تگزاس در آستین می گوید: "این نشان می دهد که رسیدن به برتری کوانتومی با استفاده از نمونه برداری از بوزون فوتونی ، که بسیاری از مردم در آن شک داشتند ، و نشان دهنده یک مسیر سخت افزاری کاملاً متفاوت از کیوبیت های ابررسانایی است که گوگل استفاده می کند ، امکان پذیر است."

در حالی که این یک دستاورد چشمگیر است ، برتری کوانتومی تنها به این معنی است که این دستگاه در یک کار فوق العاده بهتر از رایانه های کلاسیک است. آرونسون می گوید: "این بدان معنا نیست که یک کامپیوتر کوانتومی مقیاس پذیر ، یک کامپیوتر کوانتومی جهانی یا یک کامپیوتر کوانتومی مفید بسازد."

 

 

تغییر مکانیزم نمونه برداری بوزون به محققان اجازه می دهد آزمایش را متوقف کنند ، اندازه گیری کنند و تعدادی فوتون را تغییر مسیر دهند ، می تواند انواع مختلف محاسبات را انجام دهد ، اما دستیابی به آن مرحله فوق العاده دشوار خواهد بود. تا آن زمان ، ممکن است کاربرد نمونه کمی برای نمونه برداری از بوزون وجود داشته باشد.

آرونسون می گوید: "مشخص نیست که نمونه برداری از بوزون به تنهایی علاوه بر نشان دادن برتری کوانتومی ، کاربردهای دیگری نیز دارد." با این حال ، او می گوید ، ممکن است در شیمی کوانتومی یا برای تولید اعداد تصادفی برای رمزگذاری مفید باشد.