عندما يشغل Mile Gu جهاز الكمبيوتر الجديد الخاص به ، يمكنه رؤية المستقبل. على الأقل ، 16 نسخة ممكنة منه - كل ذلك في نفس الوقت.
يعمل جو ، وهو أستاذ مساعد في الفيزياء بجامعة نانيانغ التكنولوجية في سنغافورة ، في الحوسبة الكمومية. يستخدم هذا الفرع من العلوم القوانين الغريبة التي تحكم أصغر جسيمات الكون لمساعدة أجهزة الكمبيوتر على الحساب بشكل أكثر كفاءة.
على عكس أجهزة الكمبيوتر التقليدية ، التي تقوم بتخزين المعلومات على أنها بتات (أرقام ثنائية إما من 0 أو 1) ، ترمز معلومات أجهزة الكمبيوتر الكمومية إلى بتات كمومية أو بتات. يمكن أن توجد هذه الجسيمات دون الذرية ، بفضل القوانين الغريبة لميكانيكا الكم ، في تراكب حالتين مختلفتين في نفس الوقت.
تمامًا كما كانت قطة شرودنجر الافتراضية ميتة حية في نفس الوقت حتى فتح شخص ما الصندوق ، يمكن أن تساوي كيوبت في التراكب 0 و 1 حتى يتم قياسها. يمكن أن يوفر تخزين نتائج مختلفة متعددة في كيوتب واحد طنًا كبيرًا من الذاكرة مقارنة بأجهزة الكمبيوتر التقليدية ، خاصة عندما يتعلق الأمر بعمل تنبؤات معقدة.
في دراسة نشرت في 9 أبريل في مجلة Nature Communications ، أظهر قو وزملاؤه هذه الفكرة باستخدام محاكي كمومي جديد يمكنه التنبؤ بنتائج 16 العقود الآجلة المختلفة (ما يعادل ، على سبيل المثال ، قلب عملة معدنية أربع مرات متتالية) في تراكب كمومي. تم ترميز هذه العقود المستقبلية المحتملة في فوتون واحد (جسيم كمي للضوء) انتقل إلى مسارات متعددة في وقت واحد أثناء المرور عبر العديد من أجهزة الاستشعار. بعد ذلك ، ذهب الباحثون خطوة أخرى إلى الأمام ، حيث أطلقوا فوتونين جنبًا إلى جنب وتتبعوا كيف اختلفت العقود المستقبلية المحتملة لكل فوتون في ظروف مختلفة قليلاً.
قال قو لـ Live Science: "إنها نوعًا ما مثل Doctor Strange في فيلم" Avengers: Infinity War ". قبل معركة مناخية في هذا الفيلم ، يتطلع الطبيب المستبصر إلى الأمام في الوقت المناسب لرؤية 14 مليون مستقبل مختلف ، على أمل العثور على الشخص الذي يهزم فيه الأبطال الشرير الكبير. "يقوم بعمل حساب مشترك لكل هذه الاحتمالات ليقول ،" حسنًا ، إذا غيرت قراري بهذه الطريقة الصغيرة ، فكم سيتغير المستقبل؟ " هذا هو الاتجاه الذي تسير فيه المحاكاة إلى الأمام ".
تقليب عملة كمية
اختبر الباحثون محرك التنبؤ الكمي باستخدام نموذج كلاسيكي يسمى العملة المضطربة.
قال قو "تخيل أن هناك صندوقًا ، وداخله عملة واحدة". "في كل خطوة من العملية ، يهز شخص ما الصندوق قليلاً ، وبالتالي فإن احتمال حدوث تقلب في العملة".
على عكس رمي العملة التقليدية ، حيث يكون للنتيجة دائمًا فرصة متساوية إما أن تكون رأسًا أو ذيلًا ، فإن نتيجة كل رمية عملة مضطربة تعتمد على الحالة التي كانت فيها العملة خلال الخطوة السابقة. إذا انقلبت العملة من الرؤوس إلى ذيول خلال الهزة الثالثة للصندوق ، على سبيل المثال ، فمن المرجح أن تظل الهزة الرابعة ذيولًا.
أجرى الباحثون نسختين مختلفتين من تجربة العملة ، إحداهما كانت هزه الصندوق أكثر قوة وأخرى بهزوزات أضعف. في كل تجربة ، هز الصندوق الصندوق أربع مرات ، مما وفر 16 مجموعة ممكنة من الرؤوس والذيل. بعد الخطوة الرابعة ، قام الفريق بتشفير تراكب جميع النتائج الـ 16 في فوتون واحد ، مما يظهر في الوقت نفسه احتمال كل نتيجة محتملة بناءً على القوة التي اهتزت بها الصندوق.
أخيرًا ، قام الفريق بدمج التراكبات للعملة المهتزة بشدة والعملة الهشة بشكل ضعيف لإنشاء خريطة رئيسية واحدة للعقود المستقبلية المحتملة.
وقال قو "هذا أظهر لنا مدى سرعة تباعد العقود الآجلة اعتمادًا على مدى صعوبة هز الصندوق في كل خطوة".
في الوقت الحالي ، تعني القيود المفروضة على قوة الحوسبة أن محاكي الفريق يمكن أن ينظر إلى 16 مستقبلًا محتملاً فقط في وقت واحد. ولكن في يوم من الأيام ، عندما تصبح أجهزة الكمبيوتر الكمومية أكبر وأكثر قوة وأكثر شيوعًا ، يمكن توسيع أجهزة المحاكاة مثل هذا الجهاز لرؤية عدد لا نهائي من العقود الآجلة في وقت واحد. يمكن أن يساعد ذلك في أمور مثل التنبؤ بالطقس أو القيام باستثمارات أكثر استنارة في سوق الأسهم. يمكن أن يساعد أيضًا في تحسين تعلُّم الآلة ، والذي يتعلق كله بتدريس الذكاء الاصطناعي نفسه لتقديم توقعات أفضل وأفضل.
وأضاف قو أن هذا كله "استكشافي للغاية" ، وسيتطلب الكثير من التجارب الإضافية لمعرفة جميع تطبيقات محاكي الكم. للأسف ، مصير هذا الكمبيوتر المستبصر هو مستقبل لا يزال لغزا.
