گوگل و اولین شبیه‌سازی کوانتومی

شرکت گوگل در راه رسیدن به نخستین شبیه سازی کوانتومی از یک واکنش شیمیایی از پردازنده "سیکامور" (Sycamor) استفاده کرده است.

چیز‌های زیادی در مورد رایانه‌های کوانتومی گفته می‌شود و محققان ادعا می‌کنند که آن‌ها قادر به انجام همه چیز از رمزگشایی دستگاه‌های رمزگذاری شده گرفته تا معکوس کردن زمان هستند، اما رایانه‌های کوانتومی هنوز استفاده اصلی خود را نیافته اند و دلیل این امر این است که آن‌ها هنوز عملی و کاربردی نشده اند.

اکنون دانشمندان شرکت گوگل با استفاده از یک رایانه کوانتومی برای شبیه سازی یک واکنش شیمیایی، هر چند یک نمونه ساده از آن، گامی در پیشبرد عملی محاسبات کوانتومی برداشته اند. این شرکت برای دستیابی به این کار شگرف از رایانه موسوم به "سیکامور" (Sycamore) ساخته خود استفاده کرد.

شما ممکن است "سیکامور" را از سال ۲۰۱۹ به خاطر بیاورید؛ زمانی که این رایانه در مدت زمان ۲۰۰ ثانیه کاری را انجام داد که گوگل ادعا می‌کرد انجام آن توسط یک ابر رایانه ۱۰ هزار سال طول می‌کشد و گوگل با دستیابی به این نقطه عطف، ادعا کرد که به "برتری کوانتومی" دست یافته است.

در محاسبات کوانتومی، برتری کوانتومی توانایی بالقوه دستگاه‌ها برای حل مشکلاتی است که رایانه‌های کلاسیک عملاً از انجام آن ناتوان هستند.

در واقع این شبیه سازی واکنش شیمیایی جدید احتمالاً برای "سیکامور" مناسبتر است، زیرا اتم‌ها و مولکول‌ها توسط مکانیک کوانتومی اداره می‌شوند و این امر باعث می‌شود رایانه‌های کوانتومی بهترین راه برای شبیه سازی دقیق آن‌ها باشند.

در این مطالعه، دانشمندان یک مولکول دیازن را طی فرآیندی شبیه سازی می‌کنند که اتم‌های هیدروژن خود را در اطراف نیتروژن مستقر و تنظیم می‌کنند.

محققان برای بررسی اینکه شبیه سازی جدید آن‌ها دقیق است یا نه، همان واکنش را روی رایانه‌های کلاسیک اجرا کردند. "رایان بابوش" از گوگل گفت که علیرغم اینکه این واکنش یک واکنش ساده است، این کار گامی بزرگ در راه محاسبات کوانتومی است.

وی افزود: اکنون ما محاسبات کوانتومی شیمی را در مقیاس کاملاً متفاوتی انجام می‌دهیم. کار قبلی شامل محاسباتی بود که شما اساساً می‌توانستید با مداد و کاغذ و به صورت دستی انجام دهید، اما مطمئناً برای انجام نمایشی که اکنون شاهد آن هستیم، به یک رایانه احتیاج دارید.

وی ادامه داد: از این پس مقیاس گذاری الگوریتم برای انجام واکنش‌های پیچیده‌تر باید تقریبا ساده باشد. تمام آنچه که مورد نیاز است تعداد بیشتری کوبیت (کوچکترین واحد کوانتومی) و تغییرات کوچک در محاسبه است.