رایانه‌های کوانتومی را باید بهترین تجسم کاربرد کوانتوم در دنیای واقعی دانست؛ حوزه‌ای که می‌تواند توان پردازشی رایانه‌ها را چندین برابر کند.
به گزارش گرداب، چندین دهه است که کامپیوتر‌ها مترادف با اطلاعات باینری صفر و یک بوده‌اند. اکنون تیمی در دانشگاه اینسبروک اتریش، یک کامپیوتر کوانتومی را کشف کردند که از این پارادایم خارج شده و قدرت محاسباتی اضافی را که تقریباً در همه دستگاه‌های کوانتومی امروزی پنهان شده‌اند، آزاد می‌کند.
همه ما از همان ابتدا یاد گرفته‌ایم که کامپیوتر‌ها با صفر و یک کار می‌کنند که این امر به اطلاعات باینری نیز معروف است. این رویکرد به قدری موفقیت آمیز بوده است که اکنون رایانه‌ها همه چیز را از ماشین‌های قهوه‌ساز گرفته تا ماشین‌های خودران را اداره می‌کنند و تصور زندگی بدون آن‌ها دشوار است.
با تکیه بر این موفقیت، کامپیوتر‌های کوانتومی امروزی نیز با در نظر گرفتن پردازش اطلاعات باینری طراحی شده‌اند. مارتین رینگباوئر، فیزیکدان تجربی از دانشگاه اینسبروک اتریش، توضیح می‌دهد: «با این حال، اجزای سازنده کامپیوتر‌های کوانتومی چیزی بیش از صفر و یک هستند. محدود کردن آن‌ها به سیستم‌های باینری مانع از آن می‌شود که این دستگاه‌ها به پتانسیل واقعی خود عمل کنند».
تیمی به رهبری توماس مونز در دپارتمان فیزیک تجربی در دانشگاه اینسبروک، اکنون موفق به توسعه یک کامپیوتر کوانتومی شدند که می‌تواند محاسبات دلخواه را با ارقام کوانتومی (qudits) انجام دهد و در نتیجه از قدرت محاسباتی بیشتر با ذرات کوانتومی کمتری استفاده کند.
سیستم‌های کوانتومی متفاوت هستند
اگرچه ذخیره سازی اطلاعات در صفر و یک کارآمدترین روش برای انجام محاسبات نیست، اما ساده‌ترین راه است. ساده اغلب به معنای قابل اعتماد و مقاوم در برابر خطا‌ها است و بنابراین اطلاعات باینری به استاندارد بی‌چالش برای رایانه‌های کلاسیک تبدیل شده است.
در دنیای کوانتومی، وضعیت کاملاً متفاوت است. به عنوان مثال، در کامپیوتر کوانتومی دانشگاه اینسبروک، اطلاعات در اتم‌های کلسیم به دام افتاده جداگانه ذخیره می‌شود. هر یک از این اتم‌ها به طور طبیعی دارای هشت حالت مختلف هستند که معمولاً تنها دو مورد از آن‌ها برای ذخیره اطلاعات استفاده می‌شود. در واقع، تقریباً تمام رایانه‌های کوانتومی موجود به حالت‌های کوانتومی بیشتری نسبت به آنچه برای محاسبات استفاده می‌کنند، دسترسی دارند.
یک رویکرد طبیعی برای سخت افزار و نرم افزار
فیزیکدانان دانشگاه اینسبروک اکنون یک کامپیوتر کوانتومی ساخته‌اند که می‌تواند از پتانسیل کامل این اتم‌ها از طریق محاسبه با qudits استفاده کند. برخلاف حالت کلاسیک، استفاده از حالت‌های بیشتر باعث نمی‌شود که رایانه کمتر قابل اعتماد باشد. توماس مونز می‌گوید: «سیستم‌های کوانتومی به طور طبیعی بیش از دو حالت دارند و ما نشان دادیم که می‌توانیم همه آن‌ها را به خوبی کنترل کنیم».
از طرف دیگر، بسیاری از وظایفی که به کامپیوتر‌های کوانتومی نیاز دارند، مانند مسائل فیزیک، شیمی یا علم مواد، به طور طبیعی به زبان qudit بیان می‌شوند. بازنویسی کیوبیت‌ها اغلب آن‌ها را برای کامپیوتر‌های کوانتومی امروزی بسیار پیچیده می‌کند. مارتین رینگباوئر توضیح می‌دهد: «کار با بیش از صفر و یک بسیار طبیعی است، نه تنها برای رایانه‌های کوانتومی، بلکه برای کاربرد‌های آن و به ما امکان می‌دهد پتانسیل واقعی سیستم‌های کوانتومی را افشا کنیم».
________________________________________
منبع:
Sciencedaily.com
