پژوهشگران طی آزمایش هایی دقیق توانسته‎ اند ناتوانی کامپیوترهای فعلی را در حل برخی از مسایل پیچیده آشکار کنند. آنها پیشنهاد می‌دهند گام بعدی در راه دستیابی به رایانش کوانتومی، کامپیوترهای نوری است.

به گزارش علم پرس؛ ایده‌پردازان «کامپیوترهای کوانتومی» می‌گویند که این ماشین‌ها کارهایی انجام خواهند داد که کامپیوترهای کلاسیک امروزی به این زودی‌ها قادر به انجام آن نخواهند بود، کارهایی همچون شکستن رمزهایی که از معاملات بانکی حفاظت می‌کنند. اکنون، گروه‌هایی متعدد به شواهد قطعی رسیده‌اند که فیزیک کوانتوم به راستی متضمن سطحی از پیچیدگی است که کامپیوترهای کلاسیک هرگز قادر به تطبیق دادن خود با آن نیستند. ابزارهای جدیدی که این گروه‌ها ساخته‌اند، بسیار ساده‌تر از کامپیوترهای کوانتومی هستند، اما روزی خواهند توانست برخی کارهای مشابه آنها را نیز انجام دهند.به گزارش نیچر، در سال ۲۰۱۰/۱۳۸۹ اسکات آرونسون و آلکس آرکیپف، دانشمندان نظری علوم کامپیوتر در ام‌.آی.‌تی کمبریج در مقاله‌ای طولانی بیان کرده‌اند که یک سری ذرات مشخص کوانتومی (همچون فوتون‌ها که کوانتوم‌های نور هستند) کارکردهایی دارند که مشخصا انجام آنها با کامپیوترهای معمولی غیر ممکن است. آنها نشان داده‌اند که نحوه برهمکنش فوتون‌ها با یکدیگر توسط قواعدی ریاضی توصیف می‌شوند که به باور خیلی‌ها برای محاسبه، «به طور نمایی» کند می‎شوند؛ یعنی مدت‏زمانی که برای حصول نتیجه سپری می‌شود، به صورت نمایی با تعداد فوتون‌ها افزایش می‌یابد.

شواهد آزمایشگاهی

جاستین اسپرینگ، فیزیک‌دان دانشگاه اکسفورد و همکارانش به تازگی درستی نظرآرانسون و آراکیپف را اثبات کرده‌اند. در مقاله‌ای که این هفته در ساینس منتشر شده، این محققین چهار فوتون یکسان را در شبکه‌ای از شکافنده‌های پرتویی موجود بر روی یک ریز تراشه تزریق کردند. به لطف اثر کوانتومی تداخل (که وقتی فوتون‌ها همزمان به یک شکافنده پرتوی نور اصابت می‌کنند، رخ می‎دهد و یکی از نشانه‎های موجی بودن نور است) هر بار که این آزمایش اجرا می‌شد، فوتون‌ها مسیر متفاوتی را در میان این مارپیچ نوری برمی‌گزیدند. در پایان هر مرحله آزمایش، آشکارسازها موقعیت ذرات را مشخص می‌کردند تا بتوانند احتمال‌های رسیدن به هر یک از مقصد‌های ممکن را نشان دهند.بدون این ابزار، محاسبه این احتمال‌ها هر چند غیر ممکن نیست، اما از نظر محاسبات ریاضی کاری بسیار دشوار است. کامپیوترهای امروزی می‌توانند با صرف زمانی معقول، معادله این چهار فوتون را حل کنند. اما زمانی که یک ذره دیگر وارد شود، سختی محاسبه را دو برابر می‌کند. به گفته آرونسون، کافی است که شما ۱۰۰ فوتون را در چنین ابزاری قرار دهید تا شاهد باشید که توانمند‌ترین ابرکامپیوترهای جهان نیز به زانو در‌می‌آیند.او می‌گوید که آزمایش اسپرینگ را می‌توان تا آن اندازه تعمیم داد، هرچند که تولید تعداد زیادی از فوتون‌های همسان (و همچنین زمان بندی دقیق آنها) کار ساده‌ای نخواهد بود. خوشبختانه او در این عرصه تنها نیست. گروهی از دانشمندان دانشگاه بریزبن استرالیا نیز در این هفته در ژورنال ساینس از نمونه اولیه کوچک خود پرده‌برداری کردند. و دو گروه اتریشی و ایتالیایی دیگر هم در این ماه مقالات خود را از آزمایش‌های مشابهی به چاپ رساندند.طبق توضیح اروسون، حصول این مدارک اصلی تنها به تازگی ممکن شده است و دلیل آن هم این است که اکنون آزمایشگاه‌ها قادر به تولید بسته‌های همزمان فوتون‌ها با قابلیت اعتماد بالا شده‌اند. ابزارهای فوتون پایه‌ای که تاکنون ساخته شده‌اند صرفا اسباب‌بازی‌های کوچک تک کاره‌ای هستند که کاملا برای اهداف علمی ساخته شده‌اند. او می‌گوید: «تا جایی که ما می‌دانیم، آنها کاربرد عملی خاصی ندارند؛ اما این ماشین‌های شمارشگر فوتونی، روزی می‌توانند به آن درجه از رشد برسند که به کامپیوترهای کوانتومی کامل تبدیل شوند.»اسپرینگ می‌گوید: « ما فکر می‌کنیم که در نهایت، ماشین‌های کوانتمی خواهند توانست کامپیوترهای کلاسیک را مغلوب کنند».

برگرفته از خبرآنلاین