پیش‌بینی زمان مرگ سامانه‌ی کوانتومی توسط استرالیا

به گزارش واحد فناوری اطلاعات سایبربان؛ هم‌اکنون شرکت‌های بسیاری مانند گوگل و مایکروسافت در حال توسعه‌ی رایانه‌ی کوانتومی بوده و این فناوری به آرامی در حال پیشرفت است. در رایانه‌های کوانتومی به جای استفاده از بیت دیجیتالی از کیوبیت¹ (Qubit) استفاده می‌شود و در نتیجه‌ی همین موضوع سرعت انجام محاسبات به میزان بسیار زیاد افزایش پیدا می‌کند. سامانه‌های کوانتومی با وجود مزایای بسیاری که دارند بسیار ناپایدار و شکننده هستند و کوچک‌ترین تغییری در آن‌ها می‌تواند جامعیت داده‌ها را از بین برده و از قابلیت اعتماد پایینی بهره می‌برد.
به تازگی گروهی از دانشمندان دانشگاه سیدنی استرالیا نوعی هوش مصنوعی توسعه داده‌اند که می‌تواند زمان نابودی و از بین رفتن قابیلت اعتماد سامانه‌های کوانتومی را پیش‌بینی کند. این هوش مصنوعی با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشینی ایجاد شده و می‌تواند واهمدوسی کوانتومی² (Quantum decoherence) ایجاد شده را که به صورت تصادفی رخ می‌دهد، پیش‌بینی و از آن جلوگیری کند. معماری نرم‌افزار مذکور به پژوهشگران اجازه می‌دهد حتی در زمان‌هایی که سامانه فاقد اطلاعات است، حالات آن را بررسی کرده و با ایجاد اقدامات متقابل جدید، عمر حالت کوانتومی را افزایش بدهند. همچنین بر اساس اسناد منتشر شده برای استفاده از این روش نیازی به سخت‌افزارهای جانبی وجود ندارد.
مایکل بیرکاک (Michael Birecuk)، یکی از محققان پروژه‌ی یاد شده گفت: «بسیاری از اجزای به کار رفته در تلفن‌های هوشمند و سامانه‌های کوانتومی بعد از مدتی کارایی خود را از دست می‌دهند؛ اما برخلاف قطعات تلفن‌های هوشمند که عمری چند ساله دارند، این چرخه عمر برای فناوری کوانتومی در کسری از ثانیه اندازه‌گیری می‌شود.»
بر اساس نتایج تحقیقات انجام شده، اگر بتوان نحوه‌ی شکست سیستم را پیش‌بینی کرد، می‌توان از واهمدوسی جلوگیری کند. به همین منظور محققان الگوریتمی را آموزش داده‌اند که می‌تواند تعداد بسیار زیادی از حالت‌های شکست کوانتومی را بررسی کرده و مشخص کند کدام حالت ممکن است در آینده‌ی نزدیک رخ بدهد.
بیرکاک گفت: «انسان‌ها خود به طور معمول می‌توانند تجربیات روزانه و حوادثی که رخ می‌دهد را پیش‌بینی کنند. به عنوان مثال زمانی که ما در حال بازی تنیس هستیم، می‌توانیم تنها با مشاهده‌ی حرکت توپ روی هوا، محل فرود آن و نتیجه‌ای که به دست می‌آید را پیش‌گویی کنیم. این کار امکان‌پذیر است؛ زیرا قوانین حرکتی توپ و جاذبه شناخته شده بوده و ثابت هستند؛ اما چه اتفاقی خواهد افتاد اگر این قوانین به صورت تصادفی تغییر بکنند؟ در چنین شرایطی دیگر امکان پیش‌بینی نوع حرکات توپ امکان‌پذیر نخواهد بود.»
وی افزود: «موضوع ذکر شد دقیقاً همان چالشی است که ما در واهمدوسی تصادفی سامانه‌های کوانتومی با آن مواجه هستیم. همچنین در قلمرو پردازش کوانتومی امکان دیدن وجود ندارد بنابراین باید بتوانیم چگونگی و زمان شکست تصادفی سامانه‌ی کوانتومی را حدس بزنیم. ما باید بتوانیم در حالی که چشم‌بندی به صورت داریم نوسانات تصادفی توپ تنیس را شناسایی کنیم.»

___________________________

1- کیوبیت یا بیت کوانتومی کوچک‌ترین واحد پردازش داده در رایانه‌های کوانتومی است و برخلاف بیت دیجیتالی که تنها حالت‌های صفر و یک را به خود می‌گیرد، دارای حالت سومی است که هر دو ویژگی صفر و یک را به صورت هم‌زمان در خود دارد.
2- همدوسی یکی از ویژگی‌های فیزیکی امواج است. در فیزیک دو منبع موج کاملاً همدوس است اگر هر دو اختلاف‌فاز و فرکانس یکسان داشته باشند. واهمدوسی نیز نتیجه‌ی برهم‌کنش سامانه‌های کوانتومی با محیط اطراف آن‌هاست، باعث فروافت همدوسی و از بین رفتن درهم‌تنیدگی در سامانه‌های کوانتومی می‌شود.