أجهزة الكمبيوتر الكم موجودة بالفعل هنا ، على الرغم من أنها ليست واضحة بسهولة. الآن ، يقول الباحثون إن Advantum Advantage-معلم الحقل الذي تم تقديمه منذ فترة طويلة من أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية المتفوق على الأداء المتفوق-يظهر في النهاية. لكن القصة تأتي مع تحذير مهم.
ابتكرت الأبحاث التي أجراها العلماء في جامعة تكساس في شركة أوستن وكولورادو الحوسبة Quantinuum وتنفيذ تجربة توضح ميزة “غير مشروطة” ، والتي يشار إليها أحيانًا باسم التفوق الكمي. كما صاغها الباحثون ، “نتيجتهم يمكن إثباتها ودائمة: لا يمكن للتطور المستقبلي في الخوارزميات الكلاسيكية سد هذه الفجوة.” تم إتاحة Preprint ، التي لم تتم مراجعة الأقران بعد ، على Arxiv في وقت سابق من هذا الشهر.
تواصل Gizmodo مع العديد من الخبراء في هذا المجال ، الذين أكدوا النتائج الجديدة. وأضافوا أن التجربة ، على الرغم من أنها جديرة بالثناء ، ليست الاستخدام الأكثر عملية لجهاز كمبيوتر الكم – الذي يحصل بالفعل على عدم جدوى للمستخدمين العاديين.
ثم مرة أخرى ، “ميزة الكم” هو مفهوم غريب ، مرن بشكل مدهش مع العديد من التطبيقات الممكنة. وعموما ، فإن النتائج تستحق بالتأكيد نظرة فاحصة.
أليس وبوب يصنعان حجابًا
قد يكون عشاق الكم على دراية بـ Alice و Bob ، وغالبًا ما يتم استدعاء حرفين خياليان في تجارب الفكر الكمومي. في سياق التجربة الجديدة ، هما Alice و Bob باحثان يتعاونان على حساب باستخدام جهاز واحد. يتلقون مدخلات مختلفة في نقاط مختلفة في الوقت المناسب ، ولكن فقط أليس يمكنها فقط إرسال رسالة بوب ، وليس العكس. بناءً على رسالة أليس ، يجب على بوب أن يقرر كيفية قياس وتفسير إنتاج ناتج نهائي.
وفقًا للورقة ، “يمكن أن يؤدي استخدام رسالة الكم إلى تقليل كمية الاتصالات المطلوبة بعامل الأسي مقارنة بأي بروتوكول يستخدم الاتصال الكلاسيكي وحده.” بمعنى آخر ، يمكن أن تحل رسالة كمية صغيرة محل رسالة كلاسيكية أكبر بكثير. لإثبات وجهة نظرهم ، كرر الفريق التجربة 10،000 مرة على أجهزة الكمبيوتر الكمومية لـ H1-1 من Quantinuum ، إلى جانب التحقق الرياضي الدقيق لبروتوكولها.
والمثير للدهشة ، وجدوا أن الكمبيوتر الكم يحتاج فقط إلى 12 Qubits (Qubits هي أصغر وحدة من المعلومات لأجهزة الكمبيوتر الكمومية) لحل هذه المشكلة. على النقيض من ذلك ، حتى أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية الأكثر كفاءة تحتاج إلى 330 بت.
طريقة مختلفة للعب اللعبة
“هذا نوع مختلف تمامًا من الميزة الكمومية مما رأيناه من قبل – ليس أفضل أو أسوأ ، لكنه يثبت شيئًا مختلفًا تمامًا عن التجارب السابقة” ، قال بيل فيفلرمان ، عالم الكمبيوتر في جامعة شيكاغو ، لـ Gizmodo في رسالة بالبريد الإلكتروني. تعاونت Fefferman سابقًا مع كبار المؤلفين سكوت آرونسون ، لكنه لم يشارك في الدراسة الجديدة.
أوضح Fefferman أن العلماء يعادلون عادة ميزة الكم لـ “السعي لإجراء حساب على جهاز كمبيوتر الكم الذي يمكن حله بشكل أسرع بشكل كبير من أي كمبيوتر كلاسيكي.” على النقيض من ذلك ، تحقق التجربة الجديدة “تفوق المعلومات الكمومية” ، حيث لا يكون التركيز على السرعة بقدر ما هو على استخدام عدد أقل من Qubits لحل مشكلة أن أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية تحتاج إلى الكثير من البتات.
وقال فيفلرمان: “صحيح أن نتائجها غير مشروطة ، بمعنى أنها لا تعتمد على افتراضات غير مثبتة”. “هذه ، بالطبع ، ميزة رائعة لهذه التجربة الجديدة ، لكنها ورثت أيضًا من خلال” نقل أهداف الأهداف “.
اتصل Gizmodo بمؤلفي الدراسة ، الذين قالوا إنهم لا يستطيعون التعليق حتى يتم نشر الورقة رسميًا.
الضغط على الميزة
تثير النتائج أسئلة حول الأهداف الأوسع لإثبات ميزة الكم. كما قال مدير IBM Quantum لـ Gizmodo في مقابلة سابقة ، فإن الإجابة المحتملة هي أن تسأل عن كيفية تعزيز أجهزة الكمبيوتر الكمومية لمشاكل الحوسبة التي نعرفها بالفعل.
ولكن كما أشار Fefferman ، لا يوجد بالضرورة نهجًا أفضل أو أسوأ للوصول إلى الميزة الكمومية – على الرغم من أن هذا “المرمى” يبدو أنه الكأس المقدسة لنضال المجال لإثبات قيمته.
قد يكون هذا نتاجًا لتاريخ الحوسبة الكمومية ، توضح جوزيبي كارليو ، عالم فيزياء حسابية في EPFL في سويسرا الذين لم يشاركوا في العمل الجديد ، لـ Gizmodo في مكالمة فيديو. يجعل النمو السريع للحوسبة الكمومية من السهل نسيان مدى توفر الأجهزة المناسبة مؤخرًا لاختبار نظرية.
وقال كارليو ، الذي تحدث مع Gizmodo حول تاريخ الحوسبة الكمومية: “لذا ، فقد تطور الحقل تاريخياً في العشرين عامًا الماضية أو 30 عامًا من الرياضيات ، بدلاً من الحقل التطبيقي حيث ، إذا أردت ، يمكنك استخدام آلة لتشغيل الأشياء”. ونتيجة لذلك ، ظل معظم التحليل في الحقل في المستويات النظرية لفترة أطول مما كان يأمل العلماء.
ولكن مع تقدم الأجهزة وصناعة سريعة النمو ، فإن هذا الاتجاه يتحول تدريجياً-كما ينبغي ، كما ينبغي. وقال إن المزيد من المشاريع تنتقل بعيدًا عن تصميم تجارب ميزة الكم “مصممة خصيصًا لإظهار ميزة” ، وهو يتحول بدلاً من ذلك إلى الأماكن التي يمكن أن تساعد فيها أجهزة الكمبيوتر الكم ، وليس بالضرورة.
هذا هو في الواقع أقرب إلى “أصول” الحقل. اقترح ريتشارد فاينمان ، عالم الفيزياء المفعول في أسس الحوسبة الكمومية ، أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية يجب أن تتنبأ بالظواهر الكمومية. بالتأكيد ، قد لا يكون هناك الكثير من “الأموال المرتبطة به” ، لكنها “ذات أهمية هائلة للفيزياء النظرية” ، وخاصة فيما يتعلق بالأسئلة الأساسية حول عالمنا.
أي شيء لا يجعل الأمر سهلاً
قد تكافح التجربة الجديدة لإثبات علاقتها الفورية بالتطبيق العملي. ولكن بطريقة ما ، يلتزم preprint بنصيحة Feynman. إنه بالتأكيد عرض قوي من الناحية النظرية لاستخدام الأجهزة الكمومية للتحقيق في مفاهيم الكم.
في هذه اللحظة بالذات ، يجعل الأمر يبدو منفصلًا عن الواقع. ثم مرة أخرى ، متى أعطت أي شيء الإجابات السهلة؟ ومع ذلك ، إذا كان تاريخ العلوم هو أي دليل ، فإن أفضل الاكتشافات تأتي من أكثر المساعي غير المتوقعة غير العملية على ما يبدو. سنضطر فقط إلى مراقبة.