باحثون يطورون طريقة لقياس الحواسيب الكمومية

باحثون في جامعة واترلو طوروا طريقة لقياس أداء الحواسيب الكمومية، ويمكن أن تساعد في إنشاء معايير عالمية للحواسيب. 

الطريقة الجديدة تسمى قياس الدورة، ويستخدمها الباحثون لتقييم إمكانيات التوسع. وتستخدم هذه الطريقة أيضًا لمقارنة منصات كمومية مختلفة. 

جويل والمان هو أستاذ مساعد في كلية الرياضيات ومعهد الحوسبة الكمومية في واترلو.

“يمكن أن تساعد هذه الاكتشافات في إنشاء معايير للأداء وتعزيز الجهود لبناء حاسوب كمومي كبير الحجم وعملية،” قال والمان. “الطريقة الموحدة لتوصيف وتصحيح الأخطاء في الأنظمة الكمومية توفر معايير لتقويم معالج كمومي، مما يسمح بمقارنة التقدم في مختلف الهياكل بشكل عادل.”

قياس الدورة يساعد مستخدمي الحواسيب الكمومية على مقارنة منصات الأجهزة التنافسية وزيادة قدرة كل منصة على إيجاد حلول للمهام التي يعملون عليها.

في الوقت الحالي، يصبح سباق الحواسيب الكمومية واضحًا في جميع أنحاء العالم. يتم زيادة عدد منصات الحوسبة الكمومية السحابية والخدمات، وتطوير الشركات الكبيرة مثل مايكروسوفت وأي بي إم وجوجل تكنولوجيا جديدة باستمرار. 

يعمل قياس الدورة عن طريق تحديد الإمكانية الكلية للخطأ في أي تطبيق كمومي. يحدث هذا عند تنفيذ التطبيق من خلال التركيب العشوائي. يوفر قياس الدورة أول وسيلة لقياس ومقارنة قدرات معالجات الكمومية عبر المنصات، ويتكيف مع التطبيقات التي يعمل عليها المستخدمون. 

جوزيف إيمرسون هو عضو هيئة تدريس في معهد الحوسبة الكمومية.

“بفضل الإنجاز الأخير لجوجل في السيادة الكمومية، نحن الآن في فجر ما أسميه “عصر الاكتشاف الكمومي”،” قال إيمرسون. “هذا يعني أن الحواسيب الكمومية التي تحتوي على أخطاء سوف توفر حلولًا لمشكلات حسابية مثيرة للاهتمام، ولكن جودة الحلول لا يمكن التحقق منها باستخدام حواسيب عالية الأداء.”

“نحن متحمسون لأن قياس الدورة يوفر حلًا ضروريًا لتحسين وتوثيق حلول الحوسبة الكمومية في هذا العصر الجديد من الاكتشاف الكمومي.”

أسس إيمرسون وولمان شركة Quantum Benchmark Inc.، وهي شركة فرعية لمعهد الحوسبة الكمومية. وقد رخصت التكنولوجيا لشركات رائدة في مجال الحوسبة الكمومية، بما في ذلك جهود جوجل في مجال الحوسبة الكمومية الاصطناعية.

أصبحت الميكانيكا الكمومية حواسيب كمومية قوية جدًا للحوسبة.能够 حل مشاكل معقدة بكفاءة أكبر من الحواسيب التقليدية أو الرقمية. 

الكيوبتات هي وحدة المعالجة الأساسية في حاسوب كمومي، ولكنها هشة جدًا. أي خلل أو مصدر للضوضاء في النظام يمكن أن يؤدي إلى أخطاء معينة تسبب حلولًا خاطئة في الحوسبة الكمومية.

الخطوة الأولى للتقدم في الحوسبة الكمومية هي السيطرة على حاسوب كمومي صغير الحجم مع كيوبت أو كيوبتين. يمكن لحاسوب كمومي أكبر أداء مهام أكثر تعقيدًا مثل التعلم الآلي أو محاكاة الأنظمة المعقدة، مما قد يؤدي إلى تقدم مثل اكتشاف أدوية جديدة. المشكلة هي أن هندسة حاسوب كمومي أكبر هو تحد أكثر صعوبة، وفرصة الخطأ أكبر مع إضافة الكيوبتات وتوسيع النظام الكمومي. 

تُنتج صورة للضوضاء والأخطاء عند توصيف نظام كمومي. هذا يشير إلى ما إذا كان المعالج يقوم بالحسابات التي يُطلب منه القيام بها. يجب توصيف جميع الأخطاء المهمة لفهم أداء حاسوب كمومي أو لتوسيع نطاقه. 

قدم والمان وإيمرسون وفريق من الباحثين في جامعة إنسبروك طريقة لتقييم جميع معدلات الأخطاء التي تؤثر على حاسوب كمومي. تم تنفيذ التقنية الجديدة على حاسوب كمومي بالفخاخ الأيونية في جامعة إنسبروك، ووجدوا أن معدلات الأخطاء لا تزداد مع زيادة حجم الحواسيب الكمومية. 

“قياس الدورة هو أول طريقة موثوقة للتحقق من ما إذا كنت على الطريق الصحيح لتوسيع التصميم العام لحاسوب كمومي،” قال والمان. “هذه النتائج مهمة لأنها توفر طريقة شاملة لتوصيف الأخطاء عبر جميع منصات الحوسبة الكمومية.”