تا حالا درباره کامپیوترهای کوانتومی شنیدی؟ این کامپیوترها با کیوبیت (qubit) کار می‌کنن، یعنی همون واحد پردازش توی دنیای کوانتوم که خیلی حساس و نازکه! حالا مشکل اینجاست که اگه چیزی اطرافشون تغییر کنه – مثلاً یه نویز کوچیک الکتریکی یا مغناطیسی – کلاً عملکردشون به هم می‌ریزه و بهش می‌گن نویز. نویز تو دنیای کوانتوم میشه همون اختلال و شلوغ‌کاری که دوست نداریم.
حالا یه خبر خوب: یه تیم محقق از Niels Bohr Institute، MIT، NTNU و دانشگاه Leiden دست به کار شدن و الگوریتمی ساختن که همین وسط بازی، یعنی در لحظه، نویز تو کیوبیت‌ها رو شناسایی و اصلاح می‌کنه! واقعاً کارش همینه که هر وقت نویز مزاحم شد، همون موقع پیداش کرده و رفعش کنه، بدون اینکه لازم باشه کلی داده رو ببریم سمت کامپیوتر و تازه تازه تصحیحش کنیم.
بذار یه کم بازش کنم؛ معمولاً محقق‌ها چند سالی هست دنبال سه راه برای کم کردن نویز بودن: یا مواد و طراحی سخت‌افزار رو بهبود می‌دادن، یا سعی می‌کردن کیوبیت‌هارو در برابر نویز قوی‌تر کنن، یا روش‌های نرم‌افزاری برای از بین بردن نویز پیدا می‌کردن. ولی همیشه این مشکل بود که وقتی داده رو از کامپیوتر کوانتومی می‌فرستیم به لپ‌تاپ خودمون، زمان می‌گذره و وقتی بفهمیم نویز چی بوده، اصلاحش دیر شده و اصلاً فایده نداشته!
اینجا یه روش جدید به اسم «جستجوی دودویی فرکانسی» (Frequency Binary Search) ابداع شده. جستجوی دودویی یعنی همون روش ترفندی که برای پیدا کردن یه جواب درست از بین کلی گزینه، خیلی سریع و هوشمند تیکه‌تیکه امتحانشون می‌کنی. تو این روش جدید، کنترل‌کننده‌ی کوانتومی (که توش FPGA یا همون «آرایه گیتی برنامه‌پذیر میدانی» هست – یه نوع برد الکترونیکی که می‌تونی روش هر مدار خاصی رو لحظه‌ای اجرا کنی)، به صورت زنده رفتار کیوبیت‌هارو زیرنظر می‌گیره. یعنی هر وقت نویز میاد و فرکانس کیوبیت عوض میشه، بلافاصله متوجه میشه و همون موقع فرکانس رو اصلاح می‌کنه.
دکتر Fabrizio Berritta که سرپرست تیمه گفته: ما همیشه کلی اندازه‌گیری می‌کردیم تا بفهمیم کیوبیت تحت تأثیر نویز چقدر تغییر کرده؛ بعضی موقع‌ها باید هزار تا یا حتی ده هزار تا تست روی هر کیوبیت انجام بدیم. ولی با الگوریتم جدیدمون میشه همزمان همه کیوبیت‌ها رو با دقت فوق‌العاده زیاد (عملی، حتی زیر ۱۰ بار آزمایش) کالیبره کرد. این یعنی هر چی تعداد کیوبیت‌ها بیشتر بشه، این روش عملاً کارآمدتر هم میشه.
اصلاً چرا اینقدر مهمه؟ چون اگه بتونیم خوردنی و زنده این نویز رو کنترل کنیم، میریم به سمتی که کامپیوترهای کوانتومی قابل اعتماد و در مقیاس بزرگ بشن — اونم بدون اینکه نخوایم همیشه یک قدم عقب‌تر از نویز حرکت کنیم.
حالا مزایای کامپیوترهای کوانتومی چیه؟ این دستگاه‌ها می‌تونن با دقت فوق‌العاده بالا مسائل پزشکی رو بررسی کنن (مثلاً برای تشخیص بیماری)، می‌تونن رفتار مولکول‌ها و داروها رو شبیه‌سازی کنن، امنیت اطلاعات رو چند برابر کنن (یعنی غیرقابل هک)، و سرعت محاسبات رو به شدت بالا ببرن. فقط مشکل همون نویز بود که حالا به نظر میاد کم‌کم داره حل میشه!
در کل، این الگوریتم جدید تقریباً مثل این می‌مونه که کامپیوتر کوانتومی خودش سر کلاس نشسته و معلم هر وقت اشتباه دید، همون لحظه درستش می‌کنه — نه اینکه بعداً متوجه اشتباه بشه! حسابی هیجان‌انگیزه و واقعاً می‌تونه راه تحقیق و استفاده عملی از تکنولوژی کوانتومی رو باز کنه.
منبع: +
