تكنولوجيا

يتفوق الكمبيوتر الكمومي Quantinuum H1 على النظام الكلاسيكي في لعبة مصممة لاختبار ميكانيكا الكم

مفهوم الكمبيوتر الكمي المتقدم

قد يرى البعض الألعاب على أنها مجرد ترفيه ، لكن بالنسبة للبروفيسور إيمانويل دالا توري من جامعة بار إيلان في إسرائيل وفريقه ، فإن ممارسة الألعاب مفيدة لقياس كفاءة أجهزة الكمبيوتر الكمومية التجارية اليوم.

في دراسة حديثة نشرت في تقنيات الكم المتقدمة، دالا توري واثنان من طلابه ، ميرون شيفر ودانيال أزيس ، يصفون كيف أداروا لعبة رياضية تعاونية على تقنيات مختلفة لتقييم 1) ما إذا كانت الأنظمة تظهر خصائص ميكانيكا الكم و 2) عدد المرات التي قدمت فيها الآلات النتائج الصحيحة. ثم قارن الفريق النتائج بتلك الناتجة عن أجهزة الكمبيوتر التقليدية.

من بين التقنيات التي تم اختبارها ، فقط نموذج نظام Quantinuum H1-1، بدعم من شركة Honeywell ، تجاوزت النتائج التقليدية. قال دالا توري إن أجهزة الكمبيوتر التقليدية تقدم فقط الإجابة الصحيحة 87.5٪ من الوقت. أرجع H1-1 الإجابة الصحيحة 97٪ من الوقت. (اختبر الفريق أيضًا اللعبة على طراز نظام H0 المتقاعد الآن ، والذي وصل إلى 85٪).

ما نراه في H1 هو أن الاحتمالية ليست 100٪ ، لذا فهي ليست آلة مثالية ، لكنها لا تزال أعلى بكثير من الحد الكلاسيكي. قال دالا توري “إنه يتصرف ميكانيكي الكم”.

العب اللعبة

تتطلب اللعبة الرياضية التي لعبها دالا توري وفريقه علاقات غير محلية. بمعنى آخر ، إنها لعبة تعاونية لا تستطيع فيها أجزاء من النظام التواصل لحل التحديات أو تسجيل النقاط.

قال دالا توري: “إنها لعبة تعاونية تعتمد على القواعد الرياضية ، ويحرز اللاعبون نقطة إذا تمكنوا من إرضائهم جميعًا”. “التحدي الرئيسي هو أنه أثناء اللعبة ، لا يمكن للاعبين التواصل مع بعضهم البعض. إذا كان بإمكانهم التواصل ، فسيكون ذلك سهلاً – لكنهم لا يستطيعون ذلك. فكر في بناء شيء ما دون القدرة على التحدث مع بعضهم البعض. لذلك هناك حد لما يمكنك فعله. بالنسبة للآلات في هذه اللعبة ، هذه هي العتبة الكلاسيكية.

تعد أجهزة الكمبيوتر الكمومية مناسبة بشكل خاص لحل مثل هذه المشكلات لأنها تتبع خصائص ميكانيكا الكم ، والتي تسمح بتأثيرات غير محلية. وفقًا لميكانيكا الكم ، يمكن لشيء ما في مكان ما أن يؤثر فورًا على شيء آخر في مكان آخر.

قال دالا توري: “ما توضحه هذه التجربة هو أن هناك تأثيرًا غير محلي ، مما يعني أنه عندما تقيس إحدى الكيوبتات ، فإنك في الواقع تؤثر على الآخرين على الفور”.

ضوضاء أقل ، أداء أكثر

يعزو دالا توري أداء تقنية Quantinuum إلى مستوى “الضجيج” المنخفض.

تواجه جميع أجهزة الكمبيوتر الكمومية التجارية التي تعمل اليوم ضوضاء أو تداخلًا من مجموعة متنوعة من المصادر. يعد القضاء على هذه الضوضاء أو قمعها أمرًا أساسيًا لتطوير التكنولوجيا وتحقيق أنظمة متسامحة مع الأخطاء ، وهو مبدأ تصميم يمنع الأخطاء من الانتشار عبر النظام وإفساد الدوائر.

قال دالا توري: “الضوضاء في هذا السياق تعني النقص فقط – إنها مثل الخطأ المطبعي”. “لذا يقوم الكمبيوتر الكمي بعملية حسابية وأحيانًا يعطيك إجابة خاطئة. المصطلح التقني هو NISQ ، مقياس متوسط ​​صاخب الاحصاء الكمية. هذا هو الاسم العام لجميع الأجهزة التي لدينا في الوقت الحالي. إنها أجهزة كمومية ، لكنها ليست مثالية. يخطئون. »

بالنسبة للدكتور Brian Neyenhuis ، قائد مجموعة العمليات التجارية في Quantinuum ، تعتبر المشروعات مثل Dalla Torre معايير مفيدة لأجهزة الكمبيوتر الكمومية المبكرة وتساعد أيضًا في إظهار الفرق بين الحوسبة الكلاسيكية والكمية وفهمها بشكل أفضل.

بعد رؤية النتائج الأولى لنظام H0 ، عمل مع Dalla Torre لتشغيله مرة أخرى على نظام H1 الذي تمت ترقيته (لا يزال يستخدم ستة كيوبتات فقط).

“علمنا من خلال الكثير من المعايير القياسية أن نظام H1 كان خطوة كبيرة إلى الأمام بالنسبة لنا ، ولكن كان من الجيد رؤية مثل هذه الإشارة الواضحة على أن التحسينات التي أجريناها كانت تُترجم مباشرةً إلى أداء أفضل في هذه اللعبة غير المحلية قال الدكتور نينهايس.

و بعد

أكمل دالا توري وطلابه التجربة من خلال مايكروسوفت أزور الكم برنامج. قال “القدرة على القيام بهذا النوع من العمل في السحابة أمر حيوي لنمو التجارب الكمية”. “حقيقة أنني كنت جالسًا في إسرائيل في جامعة بار إيلان ويمكنني الاتصال بأجهزة الكمبيوتر واستخدامها على الإنترنت هو أمر لا يصدق.”

يود دالا توري وفريقه توسيع هذا النوع من البحث في المستقبل ، خاصة وأن أجهزة الكمبيوتر الكمومية التجارية تضيف كيوبتات وتقلل من الضوضاء.

المرجع: “لعب الألعاب الكمية غير المحلية مع ستة كيوبتس صاخبة على السحابة” لميرون شيفر ودانيال أزيس وإيمانويل جي دالا توري ، 22 يناير 2022 ، تقنيات الكم المتقدمة.
DOI: 10.1002 / Quest.202100081


Source link

مقالات ذات صلة

أضف تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

Back to top button