نمایش بیچونوچرای برتری کوانتومی با کامپیوتر یون به دام افتاده شرکت Quantinuum
عنوان خبر: نمایش بیچونوچرای برتری کوانتومی با کامپیوتر یون به دام افتاده شرکت Quantinuum
ژانر/موضوع: محاسبات کوانتومی، اطلاعات کوانتومی، برتری کوانتومی
تاریخ انتشار خبر: 20 سپتامبر 2025
لینک خبر: The Quantum Insider
چکیده:
پژوهشگران دانشگاه تگزاس و Quantinuum برای اولین بار جداسازی بیقید و شرط میان منابع اطلاعاتی کوانتومی و کلاسیکی را نشان دادند؛ دستاوردی که آن را برتری اطلاعات کوانتومی مینامند. آنها با استفاده از رایانه یون بهدامافتاده H1-1 شرکت Quantinuum توانستند یک وظیفۀ ذخیرهسازی حافظه را تنها با ۱۲ کیوبیت انجام دهند، درحالیکه هر روش کلاسیکی بهطور اثباتی به ۶۲ تا ۳۸۲ بیت حافظه نیاز دارد. این نتیجه بهطور ریاضی تضمینشده است و هیچ الگوریتم کلاسیکی—حتی در آینده—نمیتواند آن را نقض کند. در این آزمایش از مدارهای پارامتری برای تقریب حالتهای تصادفی کوانتومی و مدارهای کلیفورد برای اندازهگیری کارآمد استفاده شد و در بیش از ۱۰ هزار تکرار نتایج سازگار بهدست آمد. این یافته نشان میدهد که فضای هیلبرت یک منبع فیزیکی دسترسپذیر است و معیاری دائمی ایجاد میکند که اثبات میکند سختافزار کوانتومی کنونی میتواند به قدرت محاسباتی فراتر از سامانههای کلاسیک دست یابد.
شرح کامل خبر:
پژوهشگران دانشگاه تگزاس در آستین با همکاری شرکت Quantinuum نخستین جداسازی بیقید و شرط میان منابع اطلاعات کوانتومی و کلاسیک را گزارش کردهاند؛ نقطه عطفی که آن را برتری اطلاعات کوانتومی مینامند. پیشتر، نمایشهای مزیت کوانتومی—مانند نقض نابرابریهای بل یا نمونهبرداری مدارهای تصادفی—نشان داده بودند که سیستمهای کوانتومی میتوانند از کلاسیک بهتر عمل کنند، اما هر کدام محدودیتهایی داشتند. آزمایشهای بل شامل وظایف محاسباتی پیچیده نبودند و برتری مبتنی بر نمونهبرداری بر فرضیات اثباتنشدهٔ پیچیدگی تکیه داشت که امکان بهبود الگوریتمهای کلاسیک را باز میگذاشت.
در این کار تازه، تیم پژوهشی وظیفهای مبتنی بر پیچیدگی ارتباطات را بازتفسیر کرد که به صورت یک چالش ذخیرهسازی حافظه مطرح شد. آنها بهطور ریاضی ثابت کردند که حل این وظیفه به ۶۲ تا ۳۸۲ بیت حافظهٔ کلاسیک نیاز دارد، در حالی که تنها با ۱۲ کیوبیت روی پردازنده کوانتومی یون بهدامافتادهی H1-1 شرکت Quantinuum انجام شد؛ دستگاهی با فیدلیتی میانی ۹۹٫۹۴۱٪ برای گیتهای دوکیوبیتی. برخلاف ادعاهای قبلی، این مزیت بیقید و شرط است: هیچ الگوریتم کلاسیکی، حتی با پیشرفتهای آینده، نمیتواند به کارایی کیوبیتها در این وظیفه برسد.
آزمایش مستلزم آمادهسازی حالتهای تقریباً تصادفی کوانتومی بود که در دستگاههای نویزی امروزی بهطور کامل تولیدشدنی نیستند. برای رفع این مشکل، پژوهشگران مدارهای پارامتری طراحی کردند که حالتهای Haar-random را تقریب بزنند و خطاهای سختافزاری را جبران کنند. اندازهگیریها با استفاده از مدارهای کلیفورد انجام شد که برای بنچمارکگیری مناسباند. هر اجرای آزمایش با استفاده از منبع سختافزاری تولید اعداد تصادفی تازه آغاز شد تا شرایط دقیق قضیه برقرار شود. در بیش از ۱۰ هزار تکرار، پردازنده کوانتومی به فیدلیتی آنتروپی متقاطع (cross-entropy fidelity) ۰٫۴۲۷ دست یافت؛ مقداری که بازتولید آن برای سامانه کلاسیک نیازمند حافظه بهمراتب بیشتر است.
این پژوهش فراتر از جداسازی منابع، روشهای عملی برای آمادهسازی حالت، کاهش نویز و اعتبارسنجی خروجی ارائه میدهد؛ ابزارهایی که برای شبیهسازی، رمزنگاری و تصحیح خطای کوانتومی حیاتیاند. مهمتر آنکه شواهدی فراهم میکند که فضای هیلبرت یک منبع فیزیکی واقعی است که سختافزار کوانتومی به آن دسترسی دارد، نه صرفاً یک انتزاع ریاضی.
پژوهشگران پیشبینی میکنند که با مقیاسگذاری به ۲۶ کیوبیت، سامانههای کلاسیک برای رقابت نیازمند بیش از یک میلیون بیت حافظه خواهند بود؛ هرچند دستیابی به این سطح نیازمند بهبود بیشتر در فیدلیتی گیتها است. در حال حاضر، این آزمایش معیار بنیادی تازهای بنا میکند: تنها با ۱۲ کیوبیت، دستگاههای کوانتومی میتوانند کاری انجام دهند که برای هیچ سیستم کلاسیکی ممکن نیست و بهطور قطعی نشان میدهند که سختافزار کوانتومی به منابعی دسترسی دارند که ذاتاً فراتر از تواناییهای کلاسیک است.
منابع:
[1] https://thequantuminsider.com/2025/09/20/ut-austin-quantinuum-researchers-report-unconditional-quantum-supremacy/
[2] https://arxiv.org/pdf/2509.07255
دیدگاه خود را درباره این خبر با ما به اشتراک بگذارید.
