📝 یادداشت: روشی تازه برای اندازه‌گیری قدرت واقعی رایانه‌های کوانتومی

🔴یکی از مشکلات قدیمی در دنیای محاسبات کوانتومی این است که مقایسه کامپیوترهای کوانتومی مختلف کار ساده‌ای نیست. تعداد کیوبیت، نرخ خطا یا سرعت گیت‌ها هرکدام بخشی از ماجرا را نشان می‌دهند، اما لزوماً مشخص نمی‌کنند یک سیستم در عمل چه محاسباتی را می‌تواند با موفقیت انجام دهد.

✨ حالا گروهی از پژوهشگران به رهبری Timothy Proctor از آزمایشگاه ملی سَندیا، با همکاری پژوهشگرانی از NVIDIA و Quantinuum معیار جدیدی به نام Quantum Universal Operations Performance System یا QUOPS معرفی کرده‌اند؛ معیاری که قرار است توان محاسباتی سیستم‌های کوانتومی با معماری‌های مختلف را با یک سنجه و معیار مشترک اندازه‌گیری کند.

✨در این روش، مجموعه‌ای از مدارهای کوانتومی استاندارد بر روی دستگاه اجرا می‌شود تا مشخص شود هر کامپیوتر مدارهای بزرگ‌ و پیچیده‌ را تا چه اندازه دقیق اجرا می‌کند. نتیجه این کار، عددی به نام QUOPS Score یا Q است که می‌توان آن را با نیاز محاسباتی الگوریتم‌های واقعی هم مقایسه کرد. در کنار آن، پارامتر Ω یا QUOPS Rate نیز نشان می‌دهد این حجم از محاسبات با چه سرعتی انجام می‌شود.

✨ پژوهشگران این معیار را روی پردازنده‌های گوگل، IBM و کوانتینیوم آزمایش کردند. برای نمونه، Helios-1 (کوانتینیوم) امتیاز حدود ۱۵۰۴، Willow گوگل ۲۱۶ و یکی از پردازنده‌های IBM امتیاز حدود ۲۰۴ به دست آوردند. با این حال، برآوردها نشان می‌دهد مسائل مهمی مانند شبیه‌سازی دقیق ترکیباتی مثل مولکول FeMoco یا شکستن رمزنگاری‌های متداول، به توان محاسباتی در حدود پنج مرتبه بزرگی بیشتر نیاز دارند.

✨جالب‌تر اینکه پژوهشگران نسخه‌ای از Helios-1 را در حالت مقاوم در برابر خطا و با استفاده از کیوبیت‌های منطقی نیز بررسی کردند. امتیاز این سیستم حدود ۴۰ بود؛ این عدد پایین‌تر از اجرای مستقیم روی کیوبیت‌های فیزیکی است، اما از نظر مسیر آینده رایانش کوانتومی بسیار مهم است، چون سامانه‌های بزرگ و کاربردی ناچار به استفاده از تصحیح خطای کوانتومی خواهند بود.

✨به گفته پژوهشگران، یکی از نقاط عطف مهم آینده زمانی خواهد بود که توان محاسباتی کیوبیت‌های منطقی از سیستم‌های مبتنی بر کیوبیت‌های فیزیکی عبور کند. از آن مرحله به بعد، می‌توان به‌صورت مستقیم بررسی کرد که چه زمانی یک رایانه کوانتومی توان اجرای یک مسئله علمی یا صنعتی مشخص را پیدا کرده است.

✨البته QUOPS احتمالاً آخرین معیار برای سنجش قدرت واقعی رایانه‌های کوانتومی نخواهد بود. با پیشرفت فناوری ممکن است عوامل دیگری نیز اهمیت پیدا کنند؛ اما این روش می‌تواند قدم مهمی برای عبور از مقایسه صرفِ تعداد کیوبیت‌ها و حرکت به سمت اندازه‌گیری کاری باشد که یک رایانه کوانتومی واقعاً قادر به انجام آن است.

✈️لینک یادداشت اصلی در New Scientist
📄 لینک پیش‌چاپ مقاله در arXiv

🔸🔸🔸🔸🔸🔸🔸
Website • Telegram • LinkedIn

#یادداشت #محاسبات_کوانتومی #رایانه_کوانتومی #QUOPS #تصحیح_خطای_کوانتومی