به گزارش خبرگزاری ایمنا و به نقل از ساینس دیلی، دانشمندان با استفاده از رایانههای کوانتومی موفق شدند شبیهسازیهایی از فیزیک هستهای انجام دهند که تا پیش از این، فراتر از توان محاسباتی سامانههای کلاسیک محسوب میشد، این دستاورد که بر پایه بهکارگیری بیش از ۱۰۰ کیوبیت شکل گرفته، مسیر تازهای را برای مطالعه برخورد ذرات، ماده در چگالیهای فوقالعاده بالا و شرایطی که در قلب ستارگان و لحظات آغازین کیهان حاکم بوده، هموار میکند.
مسئله اصلی فیزیکدانان در دهههای اخیر، پیچیدگی معادلات «مدل استاندارد» در شرایط واقعی بوده است؛ شرایطی که در آن، تغییرات سریع یا تراکمهای شدید ماده موجب میشود حتی پیشرفتهترین سوپرکامپیوترها نیز از شبیهسازی دقیق ناتوان بمانند. رایانههای کوانتومی، بهدلیل ماهیت ذاتی خود، این قابلیت را دارند که چنین سامانههایی را بهمراتب کارآمدتر نمایش دهند، اما چالش بزرگ همواره آمادهسازی حالت اولیه این شبیهسازیها بوده است.
در این پژوهش، محققان برای نخستینبار مدارهای کوانتومی «مقیاسپذیر» طراحی کردند که میتواند حالت آغازین یک برخورد ذرهای، مشابه آنچه در شتابدهندههای ذرات رخ میدهد، را بازسازی کند. تمرکز این آزمایشها بر برهمکنشهای قوی در چارچوب مدل استاندارد بوده است؛ حوزهای که از دشوارترین بخشهای فیزیک نظری به شمار میرود.
تیم تحقیقاتی ابتدا مدارهای لازم را برای سامانههای کوچک با کمک رایانههای کلاسیک طراحی و اعتبارسنجی کرد، سپس با تکیه بر ساختار مقیاسپذیر این مدارها، شبیهسازیها را بهطورمستقیم روی سختافزار کوانتومی گسترش داد، نتیجه اجرای موفق شبیهسازی ویژگیهای کلیدی فیزیک هستهای روی بیش از ۱۰۰ کیوبیت از رایانههای کوانتومی شرکت IBM بود؛ رکوردی که از آن بهعنوان بزرگترین شبیهسازی دیجیتال کوانتومی انجامشده تاکنون یاد میشود.
این روشهای نوین، امکان مطالعه حالت خلأ پیش از برخورد ذرات، ماده با چگالیهای افراطی و پرتوهای هادرونی را فراهم میکند؛ حوزههایی که پیشتر درعمل غیرقابل دسترس بودند، دانشمندان میگویند چنین شبیهسازیهایی میتواند به پاسخ برخی از بنیادیترین پرسشهای علم کمک کند (از چرایی عدم توازن ماده و پادماده گرفته تا نحوه شکلگیری عناصر سنگین در ابرنواخترها و رفتار ماده در چگالیهای فوقبالا).
موفقیت این پروژه، که با حمایت وزارت انرژی ایالات متحده و بهرهگیری از زیرساختهای کوانتومی IBM انجام شده، نشانهای روشن از ورود محاسبات کوانتومی به مرحلهای است که دیگر نه بهعنوان وعدهای دوردست، بلکه بهعنوان ابزاری عملی برای عبور از مرزهای محاسبات کلاسیک مطرح میشود.
نظر شما