کامپیوتری که از ابررایانه‌ها سریع‌تر است

باشگاه خبرنگاران جوان؛ جواد فراهانی - یک شرکت مستقر در کالیفرنیا و متخصص در محاسبات کوانتومی به نام D-Wave Quantum برای کاربرد‌های تجاری، با استفاده از نمونه اولیه کامپیوتر کوانتومی D-Wave Advantage ۲ با موفقیت یک مشکل پیچیده را حل کرده است.

در طول دهه‌ها، ما شاهد پیشرفت‌های فوق‌العاده‌ای در قدرت محاسباتی بوده‌ایم، به طوری که طبق قانون مور، قدرت ریزتراشه‌ها هر دو سال یکبار دو برابر می‌شود. پیشرفت بزرگی در محاسبات حاصل شده است، حتی با وجود کاهش حجم سخت افزار.

قانون مور بیان می‌کند که تعداد ترانزیستور‌ها - اجزای ضروری در مدار‌های الکترونیکی- روی یک تراشه یکپارچه (مانند یک ریزتراشه) تقریباً هر دو سال یکبار دو برابر می‌شود و عملکرد را به‌طور چشمگیری افزایش و در عین حال هزینه را کاهش می‌دهد.

با این حال، برخی از مشکلات پیچیده، مانند تغییرات آب و هوایی و کشف دارو، هنوز به رایانه‌هایی فراتر از ظرفیت سیستم‌های فعلی نیاز دارند.

در این زمینه، به نظر می‌رسد راه حل در رایانه‌های کوانتومی نهفته است، که از مکانیک کوانتومی برای انجام محاسبات پیچیده استفاده می‌کنند که حتی برای سریع‌ترین ابررایانه‌ها سال‌ها طول می‌کشد. با وجود هیاهویی که پیرامون این فناوری وجود دارد، هنوز کاربرد عملی آن محقق نشده است.

تیم تحقیقاتی D-Wave مشکل شبیه‌سازی شیشه‌های چرخشی قابل برنامه‌ریزی را حل کرده است، یک مشکل پیچیده که شامل مواد مغناطیسی است. این مواد در بسیاری از کاربرد‌ها مانند پزشکی، نیمه هادی‌ها و طراحی حسگر‌ها و موتور‌ها استفاده می‌شوند. با این حال، درک فعل و انفعالات کوانتومی این مواد به دلیل اندازه میکروسکوپی آنها دشوار بوده است و کشف کاربرد آنها در کاربرد‌های مختلف را دشوار می‌کند.

از آنجایی که فیزیک کوانتومی مسئول رفتار مواد در سطح اتمی است، درک خواص فلزات مغناطیسی در سطح کوانتومی می‌تواند به یافتن کاربرد‌های جدید برای آنها کمک کند.

کامپیوتر کوانتومی D-Wave Advantage ۲ از مکانیک کوانتومی برای یافتن راه حل‌های بهینه برای مسئله استفاده کرد.

سیستم کوانتومی با آزمایش همه راه‌حل‌های ممکن به یکباره (یک حالت پرانرژی) شروع می‌شود و سپس به تدریج به دنبال رسیدن به راه‌حل بهینه از طریق «بازپخت» است، که به معنای تنظیم آهسته پارامتر‌های سیستم (مانند نحوه پردازش داده‌ها یا الگوریتم‌ها) است تا زمانی که روی راه‌حل بهینه که در حالت کم انرژی است قرار گیرد.

وقتی تیم D-Wave این مشکل را روی کامپیوتر کوانتومی خود اعمال کرد، در عرض چند دقیقه به نتیجه رسیدند. در مقابل، انتظار می‌رفت که ابرکامپیوتر Frontier در آزمایشگاه ملی Oak Ridge یک میلیون سال طول بکشد تا همان مشکل را حل کند و به همان اندازه برق مصرف کند که کل جهان در یک سال مصرف می‌کند.

دکتر آلن باراتز، مدیرعامل D-Wave، این دستاورد را روزی قابل توجه در "محاسبات کوانتومی" توصیف کرد.

وی در اظهاراتی مطبوعاتی گفت: نشان دادن برتری محاسبات کوانتومی در حل یک مسئله عملی برای اولین بار در این زمینه است، زیرا ادعا‌های قبلی مبنی بر برتری سیستم‌های کوانتومی نسبت به رایانه‌های کلاسیک مورد مناقشه یا مربوط به اعداد تصادفی بدون ارزش عملی بود.

باراتز افزود: «این دستاورد نشان می‌دهد که رایانه‌های کوانتومی پردازشگر حرارت D-Wave اکنون قادر به حل مسائل عملی هستند که فراتر از توانایی‌های قدرتمندترین ابررایانه‌های جهان است».

اکنون D-Wave از طریق ابر کوانتومی خود دسترسی به پردازنده کوانتومی خود را فراهم می‌کند. این شرکت همچنین افزایش چهار برابری در اندازه پردازنده خود را اعلام کرد و هزاران کیوبیت به آن اضافه کرده است.

نتایج این تحقیق در مجله علمی «ساینس» منتشر شد.

منبع: Rt