کامپیوتر کوانتومی چین دستور ۲/۵ میلیارد ساله را در چند دقیقه انجام می‌دهد

محققان چینی ادعا می‌کنند که به برتری کوانتومی دست یافته‌اند؛ دستگاهی که می‌تواند مسائلی را حل کند که انجامش برای کامپیوتر کلاسیک غیرممکن است. این دستگاه جیوژانگ (Jiuzhang) نام دارد و در ۲۰۰ ثانیه محاسبه‌ای انجام داده است که تکمیلش برای ابررایانه معمولی ۲/۵ میلیارد سال طول می‌کشد.

کامپیوترهای سنتی داده‌ها را به‌صورت بیت‌های باینری پردازش می‌کنند: صفر یا یک. همچنین، با مزیتی متمایز بیت‌های کامپیوتر‌های کوانتومی می‌توانند هم‌زمان یک و صفر باشند. این قدرت پردازش بالقوه به‌طور‌تصاعدی افزایش می‌یابد؛ زیرا دو بیت کوانتوم (کیوبیت) می‌تواند در چهار حالت ممکن باشد: سه کیوبیت می‌تواند در هشت حالت باشد و… .

این بدان معنا است که کامپیوتر‌های کوانتومی ‌می‌توانند هم‌زمان بسیاری از احتمالات و مسائل را حل یا کشف کنند. کامپیوتر کلاسیک مجبور است پس از انجام یک وظیفه، به‌سراغ وظیفه‌ی دیگری برود. پیشرفت‌های کنونی نشان می‌دهد که کامپیوتر‌های کوانتونی بسیار سریع‌تر از کامپیوتر‌های سنتی محاسبات را انجام می‌دهند؛ اما در آزمایش‌های نهایی، مشخص شد که آن‌ها می‌توانند محاسباتی را به‌نتیجه برسانند که کامپیوتر‌های کلاسیک به‌سادگی قدرت انجامش را ندارند و این نقطه‌ی عطف برتری کوانتومی لقب گرفته است. 

سال گذشته، گوگل اولین شرکتی بود که ادعا کرد «برتری کوانتومی» را شکسته‌ است. این شرکت گفت پردازنده‌ی ۵۳ کیوبیتی Sycamore محاسبه‌ی خاصی را در ۲۰۰ ثانیه انجام داده است؛ وظیفه‌ای که گوگل تخمین می‌زد قدرتمندترین ابررایانه‌ی جهان در ۱۰ هزار سال آن را انجام دهد.

حال چین ادعا می‌کند که به کانون برتری کوانتومی پیوسته است. براساس گزارش‌ها، کامپیوتر‌ Jiuzhang در ۳ دقیقه و ۲۰ ثانیه راه‌حل مسئله‌ای ویژه و دشوار را پیدا کرده است. این در حالی است که ابررایانه‌ی سنتی برای انجام چنین کاری کمتر از ۲/۵ میلیارد سال زمان نیاز دارد. برای شفاف‌سازی می‌توان گفت که این زمان بیش از نیمی از سن کنونی زمین است. محاسبه‌ی این مسئله همان چیزی بود که به‌عنوان نمونه‌برداری Boson شناخته می‌شود و خروجی مدار نوری پیچیده را محاسبه می‌کند.

فوتون‌ها ازطریق ورودی‌های زیادی به سیستم ارسال می‌شوند و یک بار در داخل آن‌ها با شکاف پرتوی شکاف می‌خورند و با آینه‌ها برگشت داده می‌شوند. نمونه‌گیری Boson تمام این متغیرها را در نظر می‌گیرد و خروجی احتمالی این مسئله‌ی پیچیده را محاسبه می‌کند. برای کامپیوتر معمولی کار فوق‌العاده دشوار به‌نظر می‌رسد؛ اما برای کامپیوتر‌های کوانتومی در حد آزمایش خوب است.

در این پردازش، جیوژانگ با ۵۰ فوتون، ۱۰۰ ورودی، ۱۰۰ خروجی، ۳۰۰ شکاف پرتو و ۷۵ آینه کار می‌کند. جیوژانگ یک نمونه‌ی توزیع را در مدت زمان تهیه یک فنجان قهوه محاسبه می‌کند. Sunway TaihuLight، چهارمین ابررایانه قدرتمند حال حاضر جهان، برای انجام همان کار به یک‌پنجم کل سن جهان احتیاج دارد. 

جیوژانگ دستاوردی بزرگ است؛ اما بدان‌معنا نیست که کامپیوتر‌های سنتی به این زودی‌ها کنار گذاشته می‌شوند. درواقع، این نوع محاسبات به‌خودی‌خود چندان مفید و کاربردی نیستند و بیشتر آن‌ها آزمایشی برای نمایش قدرت بالقوه‌ی کامپیوتر‌های کوانتومی هستند. ناگفته نماند کامپیوتر‌های کوانتونی هنوز در برخی از مسائل به ثبات و رسیدگی نیاز دارند. نتایج این تحقیق در مجله‌ی Science منتشر شده است.