فناوری

شکسته شدن رکورد محاسبات کوانتومی

نوشته شده توسط خشایار مریدپور

کامپیوترهای کوانتومی به معنای واقعی کلمه هنوز وجود خارجی ندارند و تمام کامپیوترهای کوانتومی امروزی در تلاش برای پیاده سازی مفهوم واقعی آن هستند. با این حال دانشمندان و مهندسان نرم‌افزار از سراسر جهان در حال رقابت برای توسعه کامپیوترهای فوق‌سریعی هستند که قادر به پردازش مقادیر باورنکرنی از داده‌ و حل مساله با سرعتی بسیار بیشتر از کامپیوترهای کنونی باشند. کامپیوترهای امروزی به وسیله یک واحد کوچک داده با مقدار باینری محدود ۰ و ۱ برنامه‌نویسی می‌شوند که بیت نام دارد. کامپیوترهای کوانتومی با کیوبیت یا qubit کار می‌کنند که در حالت سوپرپوزیشن قرار دارد و می‌تواند همزمان مقادیر ۰ و ۱ را داشته باشد.
ایده اصلی این است که این کامپیوترها می‌توانند نسبت به کامپیوترهای کلاسیک در آن واحد محاسبات بیشتری انجام دهند. یعنی یک qubit می‌تواند در حالت سوپرپوزیشن ۲ محاسبه در آن واحد انجام دهد، دو qubit 4 محاسبه، سه qubit 8 محاسبه و همین‌طور به بالا.البته حفظ پایداری این مدارها دشوار است و معمولا سیستم درهم شکسته و تنها یک جواب تولید می‌کند. حالادو دانشمند سوییسی از دفتر تحقیقات فدرال (ETH Zurich) موفق شده‌اند با اجرای بزرگ‌ترین شبیه‌سازی که تا کنون انجام شده یک مدار کوانتومی ۴۵ qubit را شبیه‌سای کرده و رکورد سرعت محاسبات را بشکنند.
این شبیه‌سازی برروی سوپرکامپیوتر Cori II مرکز محاسبات علمی موسسه ملی مطالعات انرژی (NERSC) آمریکا اجرا شده است. این شبیه‌سازی حدود نیم پتابایت (۵۰۰,۰۰۰ GB) حافظه از Cori II را اشغال کرد و موفق به دستیابی به عملکردی معادل ۰٫۴۲۸ ترافلاپ شد. برای شبیه‌سازی دقیق، باید تمامی ابعاد عملکرد سیستم در مدل کامپیوتری لحاظ شود که شامل نویز و تداخل داخلی سیستم هم می‌شود. برای اجرای این مدل ۸۱۹۲ هسته از ۹۶۸۸ پردازنده اینتل Xeon Phi سوپرکامپیوتر Cori II با تمام حافظه در دسترس این پردازنده‌ها به کار گرفته شد.
شبیه‌سازی این سیستم‌ها از این جهت مهم است که وقتی بالاخره فناوری، فیزیک و دانش کامپیوتر ما را قادر به تولید کامپیوترهای کوانتومی واقعی کند، می‌توانیم از نتایج این شبیه‌سازی‌ها برای پیش‌بینی حدود و کیفیت توانایی‌های آن‌ها و مقایسه عملکرد استفاده کنیم.

درباره نویسنده

خشایار مریدپور

دیدگاه شما چیست