🔘فیزیکدانان ماشینی برای تولید برهم نهی کوانتومی آینده‌های محتمل ساختند!. _

🔘فیزیکدانان ماشینی برای تولید برهم نهی کوانتومی آینده های محتمل ساختند!
_
★فیلم اونجرز ۲۰۱۸، جنگ ابدیت (Avengers: Infinity War)، سکانسی وجود دارد که در آن، دکتر استرنج در حال تماشای ۱۴ میلیون آینده‌ی محتمل برای جستجوی یک سیر زمانی که قهرمانان در آن پیروز خواهند بود، است. شاید اگر او آن زمان، یک کامپیوتر کوانتومی داشت، کارش خیلی راحت‌تر می‌شد. اکنون دانشمندان موفق شده‌اند چنین ماشینی بسازند، دستگاهی که با برهم نهی کوانتومی آینده های محتمل، می‌تواند هر آنچه ممکن است در آینده رخ دهد را به شما نشان دهد. نتیجه‌ی این پژوهش جذاب در مجله‌ی Nature Communications منتشر شده است.

★گروهی از دانشمندان دانشگاه فنی نانیانگ (Nanyang) سنگاپور و دانشگاه گریفیث استرالیا، پیش‌نمونه‌ای از یک دستگاه کوانتومی را ساخته‌اند که می‌تواند تمام آینده‌های محتمل را در یک برهم نهی کوانتومی همزمان تولید کند. محققان می‌گویند:

وقتی در مورد آینده فکر می‌کنیم، با مجموعه‌ی بزرگی از احتمالات روبرو می‌شویم و همانطور که آینده‌ی دورتری را مد نظر قرار دهیم، این احتمالات به طور نمایی رشد می‌کنند؛ مثلا حتی اگر فقط دو احتمال برای انتخاب از هر دقیقه داشته باشیم، در کمتر از نیم ساعت، ۱۴ میلیون آینده‌ی محتمل وجود دارد. در کمتر از یک روز، این عدد از تعداد اتم‌های کائنات، تجاوز می‌کند!

چیزی که دانشمندان دریافتند این بود که یک کامپیوتر کوانتومی می‌تواند تمام احتمالات ممکن را با قرار دادن آنها در یک برهم نهی کوانتومی، شبیه به مثال معروف گربه شرودینگر که به طور همزمان، هم زنده و هم مرده است، بیازماید. نظریه‌پردازان برای درک بهتر برهم نهی کوانتومی آینده ها، با گروهی از محققان تجربی‌کار همکاری کردند. آنها به کمک یکدیگر، یک پردازشگر اطلاعات کوانتومی ویژه طراحی کردند که نتایج بالقوه‌ی آینده‌ی یک فرآیند تصمیم‌گیری را توسط مکان فوتون‌ها نمایش می‌دهد. آنها سپس ثابت کردند که حالت دستگاه کوانتومی، یک برهم نهی از چند آینده‌ی بالقوه است که وزن هر یک متناسب با احتمال رخدادشان است. آنها می‌گویند:

طرح این دستگاه، توسط نوبلیست و فیزیکدان مشهور، ریچارد فاینمن به ما الهام شد. وقتی فاینمن مطالعه‌ی فیزیک کوانتومی را آغاز کرد، فهمید زمانیکه یک ذره از نقطه‌ی A به نقطه‌ی B سفر می‌کند، لزوما یک مسیر را نمی‌پیماید، بلکه در عوض، به طور همزمان، تمام مسیرهای متصل به آن نقاط را طی می‌کند. کار ما، این پدیده را توسعه داده و از آن برای مدلسازی آینده‌های آماری استفاده کرده است.

این ماشین، کاربرد دیگری را هم دارد: اندازه‌گیری اینکه گرایش ما به یک انتخاب خاص در زمان حال، چقدر بر آینده تاثیر می‌گذارد. فرزاد غفاری پژوهشگر ایرانی این پروژه می‌گویند:

رویکرد ما، ترکیب یک برهم نهی کوانتومی از تمام آینده‌های محتمل برای هر تمایل یا گرایش است. با تداخل این برهم نهی‌ ها با یکدیگر، می‌توانیم از نگاه کردن به هر آینده‌ی محتمل به طور جداگانه اجتناب کنیم. در حقیقت، فرآیند یادگیری در بسیاری از الگوریتم‌های هوش مصنوعیکنونی، با نگاه کردن به اینکه چگونه تغییرات کوچک در رفتارشان می‌تواند منجر به نتایج متفاوتی در آینده‌ شود، رخ می‌دهد، بنابراین تکنیک‌های ما می‌تواند هوش‌های مصنوعی بهبود یافته از نظر کوانتومی را قادر سازد تا اثر اعمالشان را به طور بسیار کارآمدتری بیاموزند.

اگرچه نمونه‌ی اولیه‌ی این دستگاه، حداکثر ۱۶ آینده‌ را می‌تواند به طور همزمان شبیه‌سازی می‌کند، اما الگوریتم کوانتومی اصلی آن، می‌تواند بدون محدودیت، این کار را انجام دهد. آنها می‌گویند:

پیش‌بینی بی‌نهایت آینده، این زمینه‌ی پژوهشی را بسیار هیجان‌انگیز می‌کند. این حالت، بسیار یادآور کامپیوترهای کلاسیکی دهه‌ی ۱۹۶۰ است. درست همانطور که در آن زمان، عده‌ی قلیلی می‌توانستند کاربردهای کامپیوترهای کلاسیکی را تصور کنند، ما نیز هنوز در مورد اینکه کامپیوترهای کوانتومی چه کارهای شگفت‌انگیزی می‌توانند انجام دهند، چیزی نمی‌دانیم. کشف هر کاربرد جدید، انگیزه‌ی بیشتری برای توسعه‌ی آنها به ارمغان می‌آورد.

دانلود مقاله اصلی به صورت PDF

منبع: phys.org