#فــیزیـک_کــوانــتوم

کامپیوترهای کوانتومی کوچک مسائل بهینه‌سازی دنیای واقعی را حل می‌کنند


رایانه‌های کوانتومی قبلاً در حل برخی وظایف موفق به پیشی گرفتن از رایانه‌های معمولی شده‌اند، اما وظایفی کاملا بی‌فایده. محققان در تلاش هستند که این رایانه‌ها را وادار به انجام کارهای مفید کنند. پژوهشگران دانشگاه صنعتی چالمرز، سوئد، در یک تحقیق نشان دادند، که با استفاده از یک رایانه کوانتومی کوچک اما با عملکرد مناسب می‌توان قسمت کوچکی از یک مسئله لجستیکی واقعی را حل کرد.

علاقه به ساخت رایانه‌های کوانتومی در سال‌های اخیر جنب و جوش قابل توجهی پیدا کرده است و در حال حاضر کارهای پر تب و تابی در بسیاری از نقاط جهان در جریان است. اگرچه کامپیوتر کوانتومی تیم تحقیقاتی گوگل در سال 2019 موفق شد که یک مسئله را بسیار سریعتر از بهترین ابر رایانه جهان حل کند اما نکته منفی این بود که مسئله حل شده هیچ کاربرد عملیاتی نداشت و صرفا به این دلیل انتخاب شده بود که حل آن برای یک کامپیوتر کوانتومی بسیار آسان بود.

بنابراین در حال حاضر یکی از کارهای مهم پیدا کردن مسائل کاربردی است که توسط رایانه‌های معمولی قابل حل نیستند ولی یک رایانه کوانتومی نسبتا کوچک می‌تواند آن را حل کند.

جولیا فرینی فیزیکدان نظری، یکی از رهبران پروژه رایانه کوانتومی دانشگاه چالمرز که در سال 2018 آغاز به کار کرد می­گوید: "ما می‌خواهیم مطمئن باشیم که رایانه کوانتومی که در حال توسعه آن هستیم می‌تواند به حل مشکلات روزمره در حوزه‌های مختلف کمک کند، به همین دلیل، همکاری با شرکت‌های صنعتی را از جمله اولویت‌های کاری خود قرار داده‌ایم.

جولیا فرینی به همراه گوران جوهانسون و یک دانشجوی دکترای صنایع از شرکت تدارکات هواپیمایی Jeppesen، نشان دادند که یک کامپیوتر کوانتومی می‌تواند نمونه‌ای از یک مشکل واقعی در صنعت هواپیمایی را حل کند. به عنوان مثال ، اختصاص هواپیماهای منفرد به مسیرهای مختلف نشان دهنده یک مسئله بهینه‌سازی است، مسئله‌ای که با افزایش تعداد مسیرها و هواپیماها، از نظر اندازه و پیچیدگی بسیار سریع رشد می‌کند.

محققان امیدوارند که کامپیوترهای کوانتومی سرانجام در مدیریت چنین مشکلاتی بهتر از رایانه‌های امروزی باشند. بلوک اصلی رایانه کوانتومی (کیوبیت) بر اساس اصول کاملاً متفاوتی از اجزای سازنده رایانه‌های امروزی است، که به آنها امکان می‌دهد اطلاعات زیادی را با کیوبیت نسبتاً کمی مدیریت کنند.

با این وجود، به دلیل ساختار و عملکرد متفاوت، رایانه‌های کوانتومی باید به روش‌های دیگری غیر از رایانه‌های معمولی برنامه‌ریزی شوند. یک الگوریتم پیشنهادی که گمان می‌رود در رایانه‌های کوانتومی اولیه مفید باشد الگوریتم بهینه سازی تقریبی کوانتوم (QAOA) است.

تیم تحقیقاتی چالمرز، الگوریتم گفته شده را با موفقیت روی رایانه کوانتومی خود ( رایانه‌ای با یک پردازنده با دو کیوبیت) اجرا کردند و نشان دادند که این رایانه قادر است با موفقیت مسئله تعیین مسیر برای هواپیما را حل کند.

از آنجا که مقایس مسئله بسیار کوچک بود (فقط دو هواپیما) بررسی صحت الگوریتم کار پیچیده­ای نبود و به راحتی اثبات شد. این دستاورد می‌تواند مشکل انتساب هواپیما به مسیرها را در عمل حل کندهمچنین این تیم توانستند که الگوریتم را در یک سطح بالاتر اجرا کنند، که خود مستلزم سخت افزار بسیار خوب و کنترل دقیق است.

#نویسنده_مترجم_کریم_رحیمیان

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/12/201217090404.htm

🆔@Physics3p