 |
| Credit: Sergei Slussarenko/Griffith University |
عندما يقوم Mile Gu بتشغيل جهاز الكمبيوتر الجديد الخاص به ، يمكنه رؤية المستقبل. على الأقل ، 16 نسخة ممكنة منه - كل ذلك في نفس الوقت.
Mile Gu ، أستاذ مساعد في الفيزياء في جامعة نانيانغ التكنولوجية في سنغافورة ، يعمل في مجال الحوسبة الكمومية . يستخدم هذا الفرع من العلوم قوانين غريبة جدا التي تحكم أصغر جسيمات الكون لمساعدة أجهزة الكمبيوتر على الحساب بشكل أكثر كفاءة.
بخلاف أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية ، التي تخزن المعلومات على هيئة بتات (أرقام ثنائية من 0 أو 1) ، تقوم أجهزة الكمبيوتر الكمومية بتشفير المعلومات إلى وحدات بت كمية ، أو qubits. هذه الجزيئات دون الذرية ، بفضل القوانين الغريبة لميكانيكا الكم ، يمكن أن توجد في تراكب لحالتين مختلفتين في نفس الوقت .
تمامًا كما كانت قطة شرودنغر الافتراضية فهي حية و على قيد الحياة في وقت واحد حتى يفتح شخص ما الصندوق ، الـ"qubit" في التراكب يمكن أن يساوي الاتنين " 0 و 1 " حتى يتم قياسه.
تخزين عدة نتائج مختلفة في qubit واحدة يمكن أن يوفر الكثير من ذاكرة التخزين مقارنة بأجهزة الكمبيوتر التقليدية ، خاصة عندما يتعلق الأمر بعمل تنبؤات معقدة.
في دراسة نشرت في 9 أبريل في مجلة Nature Communications ، أوضح Mile Gu وزملاؤه هذه الفكرة باستخدام جهاز محاكاة كم جديد يمكنه التنبؤ بنتائج 16 مستقبل (أي ما يعادل ، على سبيل المثال ، قلب عملة معدنية أربع مرات متتالية) في تراكب الكم. تم تشفير هذه الخطوط المستقبلية المحتملة في فوتون واحد (جسيم كمي من الضوء) والذي تحرك لمسارات متعددة للاسفل في وقت واحد أثناء مروره عبر عدة أجهزة استشعار.
ثم تقدم الباحثون خطوة واحدة إلى الأمام ، حيث أطلقوا فوتونين جنبًا إلى جنب وتتبعوا كيف تباعدت الخطوط المستقبلية لكل فوتون في ظل ظروف مختلفة قليلاً.
وقال Gu لـ "Live science": [ "إنه مثل Doctor Strange في فيلم" Avengers: Infinity War ".
قبل المعركة الشاقة في هذا الفيلم ، قام الدكتور المستبصر في الوقت المناسب برؤية 14 مليون مستقبل مختلف ، على أمل العثور على واحد حيث يهزم الأبطال الشرير.
" يقوم ( Doctor strange ) بحساب مشترك لكل الاحتمالات ليقول" حسنًا ، إذا غيرت قراري بهذه الطريقة الصغيرة ، فكم سيغير ذلك المستقبل؟ " هذا هو الاتجاه الذي تسير فيه محاكاتنا ".
- تقلب العملة الكمومية :
اختبر الباحثون محرك تنبؤهم الكمومي باستخدام نموذج كلاسيكي يسمى العملة المضطربة.
قال Mile GU "تخيل أن هناك صندوقا ، وداخله عملة واحدة". "في كل خطوة من العملية ، يهز أحدهم الصندوق قليلاً ، وبالتالي يكون للعملة إحتمال صغير في التقلب."
على عكس رمي عملة عادية ، والتي يكون للنتيجة دائما فرصة متساوية لتكون إما الوجه الأمامي للعملة أو الخلفي ، تعتمد نتيجة كل رمية للعملة على الحالة التي كانت عليها العملة خلال الخطوة السابقة إذا انقلبت العملة من الوجه الامامي إلى الخلفي أثناء الهز الثالث من الصندوق ، على سبيل المثال ، فمن المرجح أن تظل العملة في الهزة الرابعة على الوجه الخلفي .
أجرى الباحثون نسختين مختلفتين من تجربة العملة ، أحدهما تم هزهزت العلبة بقوة أكبر والآخر بهزازات أضعف.
في كل تجربة ، تم هزهزت الصندوق أربع مرات ، مما يوفر 16 مجموعة ممكنة من الوجه الامامي للعملة والخلفي .
في أعقاب الخطوة الرابعة ، قام الفريق بتشفير تراكب جميع النتائج الـ 16 في فوتون واحد ، مما يظهر في وقت واحد احتمال كل نتيجة ممكنة استنادًا إلى القوة التي اهتز بها الصندوق.
أخيرًا ، جمع الفريق بين تراكبات العملة المهززة بشدة والعملة المهززة بشكل ضعيف لإنشاء خريطة رئيسية واحدة للخطوط المستقبلية المحتملة.
وقال Mile Gu "هذا يوضح لنا مدى تباعد الخطوط المستقبلية اعتمادا على مدى صعوبة هز الصندوق في كل خطوة."
في الوقت الحالي ، القيود المفروضة على قوة الحوسبة تعني أن محاكي الفريق يمكنه النظر إلى 16 فقط من الخطوط المستقبلية المحتملة دفعة واحدة.
وقال" Mile GU " إنه في يوم من الأيام ، مع زيادة قوة اجهزة الكمبيوتر الكمومية ، محاكات مثل هذه يمكن توسيعها لرؤية العديد من الخطوط الزمنية في وقت واحد. قد يساعد ذلك في أشياء مثل التنبؤ بالطقس أو القيام باستثمارات أكثر استنارة في سوق الأوراق المالية. بل إنه يمكن أن يساعد في تحسين التعلم الآلي ، وهو الأمر الذي يدور حول الذكاء الاصطناعي الذي يقوم بتدريس نفسه لتكوين تنبؤات أفضل وأفضل.
وأضاف Mile Gu أن هذا كله "استكشافي للغاية" ، وسوف يتطلب الكثير من التجارب الإضافية لمعرفة جميع تطبيقات محاكاة الكم. للأسف ، فإن مستقبل هذا الكمبيوتر المستبصر نفسه يضل لغزا !
كلمات مفتاحية : ميكانيكا الكم