اخبار کوانتومی – ادعای شرکت D-Wave مبنی بر رسیدن به برتری کوانتومی در حل یک مسئله کاربردی واقعی

عنوان خبر:  ادعای شرکت D-Wave مبنی بر رسیدن به برتری کوانتومی در حل یک مسئله کاربردی واقعی
ژانر/موضوع: محاسبات کوانتومی، آنیل کوانتومی

تاریخ انتشار خبر: 12 مارس 2025
لینک خبر: The Quantum Insider

چکیده:

شرکت D-Wave دستاورد مهمی را در محاسبات کوانتومی اعلام کرده که نشان میدهد کامپیوتر آنیل کوانتومی این شرکت در حل شبیه‌سازی‌های پیچیده مواد مغناطیسی، از ابرکامپیوتر Frontier پیشی گرفته است. این مطالعه نشان داد که سیستم کوانتومی D-Wave شبیه‌سازی‌هایی را در چند دقیقه انجام داد که برای ابرکامپیوتر Frontier انجامش به تقریباً یک میلیون سال زمان نیاز داشت و انرژی بیشتر از مصرف سالانه برق جهان را مصرف می‌کرد. این دستاورد که نقطه عطفی در برتری محاسباتی کوانتومی به شمار میرود، مزیت عملی آنیل کوانتومی برای کشف مواد را تایید می‌کند. این تحقیق که با همکاری بین‌المللی انجام شد، توانایی کامپیوتر کوانتومی Advantage2 از D-Wave را در حل مشکلاتی فراتر از توان کامپیوترهای کلاسیک نشان داد. این پیشرفت افق‌های جدیدی برای کشف‌های علمی و کاربردهای کوانتومی باز می‌کند و شبیه‌سازی‌های پیچیده مواد را سریع‌تر و کارآمدتر انجام میدهد.

شرح کامل خبر:

شرکت D-Wave Quantum Inc اخیراً اعلامیه‌ای مبتکرانه را منتشر کرده است و مطالعه‌ای را در Science منتشر کرده است که نشان می‌دهد کامپیوتر کوانتومی آنیلینگ آن در حل مسائل پیچیده شبیه‌سازی مواد مغناطیسی از قوی‌ترین ابررایانه کلاسیک جهان، Frontier، بهتر عمل می‌کند. این دستاورد یک نقطه عطف مهم در حوزه کامپیوترهای کوانتومی است و فناوری آنیل کوانتومی D-Wave را به‌عنوان ابزاری قادر به حل مشکلات دنیای واقعی فراتر از توان محاسباتی کامپیوترهای کلاسیک تأیید می‌کند. مطالعه با عنوان “Beyond-Classical Computation in Quantum Simulation”، از طریق همکاری بین‌المللی دانشمندان انجام شده است و اولین نمایش از برتری محاسباتی کوانتومی در حل یک مشکل علمی کاربردی را نشان می‌دهد.

این مقاله نشان می‌دهد که چگونه آنیلر کوانتومی Advantage2 از D-Wave برای شبیه‌سازی دینامیک کوانتومی در شیشه‌های اسپینی (spin glasses) قابل برنامه‌ریزی، که مواد مغناطیسی پیچیده‌ای هستند و شبیه‌سازی آن‌ها چالش‌های محاسباتی زیادی دارد، استفاده شده است. این مواد کاربردهای گسترده‌ای در زمینه‌هایی چون تصویربرداری پزشکی، الکترونیک و ابررساناها دارند. شبیه‌سازی‌های شیشه‌های اسپینی هم روی کامپیوتر کوانتومی Advantage2 از D-Wave و هم روی ابرکامپیوتر کلاسیک Frontier در آزمایشگاه ملی اورک ریج وزارت انرژی ایالات متحده انجام شد. در حالی که ابرکامپیوتر Frontier برای انجام این شبیه‌سازی‌ها به تقریباً یک میلیون سال زمان نیاز داشت، آنیلر کوانتومی (quantum annealer) این کار را در عرض چند دقیقه انجام داد، که نشان‌دهنده سرعت فوق‌العاده این فناوری است. علاوه بر این، برای حل همان مشکل با استفاده از ابرکامپیوتر ، به میزان انرژی بیشتر از مصرف سالانه برق جهان نیاز بود.

این پیشرفت، شواهد محکمی فراهم می‌آورد که نشان می‌دهد آنیل کوانتومی می‌تواند مشکلات محاسباتی خاصی را حل کند که حل آن‌ها با استفاده از کامپیوترهای کلاسیک یا ممکن نیست یا از نظر اقتصادی غیرممکن است. محققان از آنیل کوانتومی برای شبیه‌سازی رفتار ساختارهای مختلف شبکه‌ای استفاده کرده‌اند و نحوه تغییر این ساختارها در طول زمان و ویژگی‌های مهم مواد را استخراج کرده‌اند. نتایج به‌دست‌آمده با دقتی به‌دست آمد که در زمان معقولی با استفاده از ابرکامپیوترهای کلاسیک قابل دستیابی نیست. به‌ویژه روش‌های سنتی مانند شبکه‌های تنسور (tensor networks) و شبکه‌های عصبی نتواسته‌اند دقت مشابهی را در مقایسه با آنیل کوانتومی در این کار به‌دست آورند.

موفقیت آنیلر کوانتومی D-Wave در این مطالعه، بر اساس پیشرفت‌های قبلی در حوزه محاسبات کوانتومی است که در مقالات سال‌های ۲۰۲۲ و ۲۰۲۳ در مجلات Nature Physics و Nature منتشر شده است و نشان می‌دهد که این فناوری می‌تواند سرعت کوانتومی را در حل مشکلات پیچیده به‌دست آورد. این دستاوردها در نهایت منجر به توسعه سیستم Advantage2 شده است که اکنون قادر به بهبود عملکرد قابل توجهی نسبت به سیستم‌های قبلی است. نمونه اولیه Advantage2 از آنیل کوانتومی برای بهینه‌سازی حل مسائل بزرگ و پیچیده، از جمله مسائلی که شامل هزاران کیوبیت هستند، استفاده می‌کند که بسیار بیشتر از توان سیستم‌های قبلی است.

مدیر عامل D-Wave، دکتر آلن باراتز، بر اهمیت این نتیجه تأکید کرده و اشاره کرد که در حالی که سایر ادعاهای کامپیوترهای کوانتومی مورد بحث قرار گرفته‌اند یا بر تولید اعداد تصادفی تمرکز دارند، این مطالعه نشان می‌دهد که آنیل کوانتومی D-Wave در حل مشکلات واقعی مزیت عملی واضحی دارد. علاوه بر این، سیستم Advantage2 از D-Wave که اکنون از طریق سرویس ابری Leap™ quantum cloud service در دسترس است، به کسب‌وکارها و محققان این امکان را می‌دهد تا از این فناوری قدرتمند برای حل مشکلات پیچیده با تأثیرات دنیای واقعی استفاده کنند.

این نتیجه همچنین پتانسیل عظیم کامپیوترهای کوانتومی را در علم مواد نشان می‌دهد. مواد مغناطیسی که تحت تأثیر قوانین فیزیک کوانتومی هستند، نقش مهمی در بسیاری از فناوری‌های پیشرفته ایفا می‌کنند و شبیه‌سازی رفتار آن‌ها برای توسعه مواد جدید با ویژگی‌های نوآورانه ضروری است. با این حال، شبیه‌سازی دینامیک کوانتومی این مواد به‌طور سنتی یک کار محاسباتی پرهزینه و انرژی‌بر بوده است. فناوری آنیل کوانتومی D-Wave افق‌های جدیدی برای درک این مواد و تسریع در کشف مواد باز می‌کند. با ایجاد و دستکاری سیستم‌های کوانتومی برنامه‌پذیر، رویکرد D-Wave به‌طور کارآمدی امکان کاوش در رفتارهای پیچیده کوانتومی را فراهم می‌آورد که پیش از این دسترسی به آن‌ها امکان‌پذیر نبوده است.

محققان این مطالعه، از جمله دکتر اندرو کینگ از D-Wave، معتقدند که این دستاورد می‌تواند به پیشرفت‌های بیشتری در کشف مواد منجر شود و نشان می‌دهد که کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند به‌طور قابل اعتمادی دینامیک کوانتومی را شبیه‌سازی کرده و در توسعه مواد جدید با کاربردهای عملی در زمینه‌های مختلف کمک کنند. این تحقیق همچنین از بیش از ۲۵ سال توسعه در D-Wave، دو سال همکاری در ۱۱ مؤسسه جهانی، و بیش از ۱۰۰,۰۰۰ ساعت GPU و CPU شبیه‌سازی بر روی ابرکامپیوترهای پیشرفته استفاده کرده است، که نمایانگر یک تلاش جمعی عظیم در پیشرفت فناوری کوانتومی است.

این پیشرفت در محاسبات کوانتومی همچنین تاییدی است بر رؤیای ریچارد فاینمن از شبیه‌سازی طبیعت با استفاده از کامپیوترهای کوانتومی. این تحقیق پتانسیل انقلابی در کشف‌های علمی دارد و می‌تواند به حل مشکلات پیچیده‌ای که در حال حاضر توسط کامپیوترهای کلاسیک غیرقابل حل هستند، کمک کند. با آنیل کوانتومی که اکنون قادر به حل این چالش‌ها است، پژوهشگران می‌توانند به کاوش در مرزهای جدید علمی پرداخته و توسعه کاربردهای کوانتومی را که زمانی غیرممکن به نظر می‌رسید، تسریع کنند.

نتایج این مقاله توسط چهره‌های برجسته‌ای در جامعه علمی مانند دکتر هیدتوشی نیشیموری از دانشگاه فناوری توکیو و دکتر ست لوید از MIT تأیید شده و اهمیت عملی این کار را در نشان دادن مزیت کوانتومی در برابر کامپیوترهای کلاسیک تأکید می‌کنند.پیامدهای این مطالعه فراتر از محاسبات کوانتومی است و راه‌های جدیدی را برای تحقیق در فیزیک بس ذره‌ای کوانتومی و همچنین پیشرفت‌های بیشتر در تکنیک‌های شبیه‌سازی کوانتومی و چالش‌های محاسباتی پیشنهاد می‌کند.

در پایان، آخرین دستاورد D-Wave با آنیلر کوانتومی Advantage2 یک لحظه برجسته در محاسبات کوانتومی است، جایی که مزایای عملی سیستم‌های کوانتومی اکنون در حل مسائل دنیای واقعی، مانند شبیه‌سازی مواد مغناطیسی مشهود است. این نقطه عطف نه تنها برتری محاسباتی کوانتومی را نشان می‌دهد، بلکه زمینه را برای پیشرفت‌های آینده در علم مواد و سایر زمینه‌های پیچیده فراهم می‌کند و فناوری کوانتومی را به سمت کاربردهای عملی و مرتبط با صنعت سوق می‌دهد.

منابع:

[1] https://thequantuminsider.com/2025/03/12/d-wave-stakes-claim-on-quantum-supremacy-for-real-world-problem/

[2] https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado6285

دیدگاه خود را درباره این خبر با ما به اشتراک بگذارید.