حل سخت ترین سوال های حل نشده عالم از طریق این شبیه ساز! - مجله سفرنامه پاریس

این شبیه سازهای کوانتومی از فلز نیمه هادی هیبریدی در یک مدار نانو الکتریکی ساخته شده اند.

حتی پرسرعت ترین کامپیوترهای دیجیتال نمی توانند بعضی از مسائل پیچیده نظیر کشف مواد نیمه رسانا در دمای محیط را حل نمایند. اما این شبیه سازهای کوانتومی آنالوگ قادر به انجام این کار هستند.

ما در عصر دیجیتال زندگی می کنیم. دوران کامپیوترهای بزرگی که به مقدار یک اتاق بودند و از هزاران لوله یا چرخ دنده مکانیکی ساخته شده بودند، گذشته و این کامپیوترها به تاریخ پیوسته اند. اما در دنیای محاسبات کوانتومی، سیستم های آنالوگ جایگاه خود را حفظ نموده اند. در واقع سیستم های آنالوگ یکی از سه دسته کامپیوترهای اصلی استفاده شده در علم کوانتوم هستند و بعضی از بزرگ ترین شرکت های دنیا، آغاز به ساخت خلاقانه این کامپیوترهای آنالوگ نموده اند.

محققان دانشگاه استنفورد و کالج دانشگاه دوبلین(UCD) با ساخت کامپیوترهای کوانتومی سفارشی، با اجزای کوانتومی، که برای حل سوالات خاص طراحی شده اند، رویکرد جدیدی را ایجاد نموده اند. این کامپیوترها، ماشین هایی شبیه آنچه که چارلز بابیج در قرن 19 میلادی ساخت و به مقدار یک اتاق بود نیستند. در عوض آنها از فلزهای نیمه هادی هیبریدی در مدارهای نانو الکترونیکی ساخته شده اند. اساسا این کامپیوترها بر اساس میکرون(و نه متر!) مقدار گیری می شوند و به آنها شبیه سازهای کوانتومی گفته می گردد.

گلدهابر گوردون، محقق دانشگاه استنفورد، در بیانیه ای گفت: ما همواره در حال ساخت مدل های ریاضی هستیم و امیدواریم که آنها بتوانند ماهیت پدیده هایی را که به آنها علاقه مند هستیم را به تصویر بکشند. اما حتی اگر باور داشته باشیم که آنها درست هستند، در مدت زمان مناسب و منطقی قابل حل نخواهند بود. با در اختیار داشتن شبیه سازهای کوانتومی، اکنون توانایی انجام کارهایی را داریم که قبلا کسی قادر به انجام آن نبوده است.

به گفته گلدهابر گوردون، این دستگاه های آنالوگ، با خلق شبیه سازی سخت افزاری به حل مسائل در فیزیک کوانتوم یاری می نمایند. برای آزمایش این شبیه ساز، محققان از یک مدار ساده در کنار دو جزء کوانتومی استفاده کردند. دانشمندان با تنظیم ولتاژ، حالتی از ماده به نام Z3 parafermions را ایجاد کردند که در آن الکترون ها فقط یک سوم بار معمول خود را دارند. این اولین باری بود که در آزمایشگاه، چنین حالتی در یک دستگاه الکترونیکی ایجاد می شد. هدف کلی این است که از این شبیه ساز برای حل سوالات پیچیده تر در محاسبات کوانتومی استفاده کنیم.

اندرو میشل، مدیر مرکز مهندسی، علم و فناوری UCD که در سال 2021 تاسیس شده است، در بیانیه ای گفت:حل بعضی از مسائل حتی برای پرسرعت ترین کامپیوترهای کلاسیک، بسیار پیچیده هستند. یک مثال بسیار مهم، شبیه سازی دقیق مواد کوانتومی پیچیده نظیر ابررساناها با دمای بالا هستند.

در حال حاضر مواد ابر رسانا، یعنی موادی که نیروی قطارهای پر سرعت و دستگاه های ام.آر.آی را تامین می نمایند، فقط در دماهای پایین کار می نمایند. استفاده از شبیه سازهای کوانتومی برای کشف ابررساناهای متناسب با دمای محیط می تواند در بکارگیری گسترده تر این فناوری، نقش مهمی ایفا نماید. این تنها یکی از سوالاتی است که نسل بعدی این شبیه سازهای کوانتومی می توانند در حل آن، به ما یاری نمایند.

منبع: خبرآنلاین