اولین مزیت کوانتومی نمایی برای یک مسئله جریان طبیعی

خلاصه خبر:

محققان کشف کردند که کامپیوترهای کوانتومی میتوانند در کارایی حافظه به جای سرعت در حل مسائل ریاضی پیشرفته برتری داشته باشند. این دیدگاه سنتی را که مزیت اصلی رایانه‌های کوانتومی سرعت است، به چالش می‌کشد. این تیم یافته‌های خود را در مورد مسئله «maximum directed cut» ارائه کرد و نشان داد که رایانه‌های کوانتومی به‌طور تصاعدی از حافظه کمتری استفاده می‌کنند که برای مدیریت مجموعه داده‌های بزرگ یا جریانی بسیار مهم است. این تغییر تمرکز از سرعت به کارایی حافظه می تواند کاربردهای عملی بیشتری را برای فناوری کوانتومی، به ویژه در زمینه هایی مانند امنیت سایبری و آنالیز شبکه های اجتماعی نشان دهد. کار آنها نشان می‌دهد که رایانه‌های کوانتومی می‌توانند مسائل بسیار پیچیده را برای رایانه‌های کلاسیک حل کنند و اهمیت کاوش ویژگی‌های فراتر از سرعت را برای درک کامل پتانسیل محاسبات کوانتومی برجسته می‌کنند

توضیحات تکمیلی:

دانشمندان نظری کامپیوتر در آزمایشگاه‌های ملی ساندیا و دانشگاه بوستون کشف کرده‌اند که رایانه‌های کوانتومی به جای سرعت، در کارایی حافظه برای حل مسائل ریاضی پیشرفته میتوانند برتری داشته باشند. این کشف، باور سنتی را که مزیت اصلی رایانه‌های کوانتومی حل سریع‌تر مسائل است، به چالش می‌کشد. اعضای تیم، از جمله Ojas Parekh ، یافته‌های خود را در سمپوزیوم تئوری محاسبات (Symposium on Theory of Computing) ارائه کردند و تأکید کردند که رایانه‌های کوانتومی به میزان قابل‌توجهی  حافظه کمتری استفاده می‌کنند، که بسیار مهم است زیرا ساختن سیستم‌های کیوبیتی بزرگ چالش برانگیز است.

این مطالعه بر روی مسئله "حداکثر برش مستقیم" یا همان maximum directed cut، مربوط به امنیت سایبری و آنالیز شبکه های اجتماعی ، متمرکز بود. این مسئله شامل تقسیم یک شبکه به دو گروه برای به حداکثر رساندن ارتباط مستقیم از یک گروه به گروه دیگر است. رایانه‌های کلاسیک به طور تصاعدی به حافظه بیشتری نیاز دارند، اما رایانه‌های کوانتومی حتی با جریان داده‌ها، کارایی خود را حفظ می‌کنند، که برای مجموعه داده‌های بزرگ یا تولید مداوم مفید است.

محققان بر اهمیت تغییر تمرکز از سرعت به ویژگی های دیگر مانند کارایی حافظه برای کشف کاربردهای عملی تر برای محاسبات کوانتومی تاکید می کنند. این دیدگاه جدید ممکن است مزایای کوانتومی نادیده گرفته شده را نشان دهد که منجر به استفاده بیشتر در دنیای واقعی از این فناوری شود. یافته‌ها نشان می‌دهد که کارایی حافظه نمایی رایانه‌های کوانتومی می‌تواند آن‌ها را قادر به مقابله با مشکلات بسیار پیچیده برای رایانه‌های کلاسیک کند.

این کشف که هنوز تئوری است و هنوز در کامپیوترهای کوانتومی واقعی نشان داده نشده است، منعکس کننده تاثیر الگوریتم Peter Shor در سال 1994 است که نشان داد کامپیوترهای کوانتومی می توانند به سرعت مشکلات رمزگذاری خاصی را حل کنند. دانشمندان امیدوارند با بررسی کارایی حافظه، کاربردهای مهم و عملی بیشتری برای فناوری کوانتومی پیدا کنند. به عنوان مثال، در امنیت سایبری، حل موثر مسائل بهینه‌سازی می‌تواند تخصیص منابع، واکنش به حادثه و ارزیابی ریسک را بهبود بخشد. این پیشرفت به پتانسیل برای  بیشتر یافتن  چنین الگوریتم‌هایی اشاره می‌کند و به درک گسترده‌تر و دقیق‌تری از قابلیت‌های محاسبات کوانتومی اشاره دارد.

منبع

https://phys.org/news/2024-07-exponential-quantum-advantage-natural-streaming.html