این کامپیوتر کوانتومی آینده را پیش بینی می‌کند!

MacTavish · 19/2/20

پیش بینی آینده و آماده شدن برای اتفاقاتی که هنوز رخ نداده‌اند، از گذشته تاکنون یکی از جالب‌توجه‌ترین بحث‌های علمی و غیرعلمی بوده است؛ در همین رابـ*ـطه قصد داریم تا شما را یک کامپیوتر کوانتومی با قابلیت پیش بینی آینده آشنا کنیم!

پیش بینی آینده موضوعی بسیار جنجالی بوده که از پیشگویان عجیب و غریبی مثل نوستراداموس گرفته تا نوابغ دنیای فیزیک و ریاضیات، هرکس به طریقی به دنبال عملی کردن آن بوده است. در همین رابـ*ـطه، می‌خواهیم یک کامپیوتر کوانتومی را به شما معرفی کنیم که 16 ورژن مختلف از آینده را پیش بینی می‌کند؛ با گجت نیوز همراه باشید.

مایل گو (Mile Gu)، یکی از اساتید فیزیک دانشگاه ناینیانگ سنگاپور با این کامپیوتر عجیب و غریب کار می‌کند و حوزه فعالیتش، محاسبات کوانتومی است. به صورت کلی کامپیوترهای کوانتومی با استفاده از قوانین دنیای ذرات فوق‌العاده ریز کوانتومی، محاسبات خود را انجام می‌دهند و تجهیزات گو هم از همین قوانین برای پیش بینی 16 ورژن آینده به طور همزمان، استفاده می‌کند.

برخلاف کامپیوترهای معمولی که اطلاعات را به شکل بیت یا همان عددهای دوتایی صفر یا یک ذخیره می‌کنند، رایانه‌های کوانتومی به کمک ذرات زیر اتمی، اطلاعات مورد نظر را در بیت‌های کوانتومی یا کیوبیت (qubit) ثبت می‌کنند. ذرات کوانتومی می‌توانند در آن واحد در دو حالت مختلف باشند که به این حالت، سوپرپوزیشن هم می‌گویند.

از آنجایی که تا قبل از اندازه‌گیری‌های خاص کوانتومی، وضعیت صفر یا یک بودن ذرات مشخص نیست، حالت سوپرپوزیشن به کامپیوترهای کوانتومی این امکان را می‌دهد که اطلاعات را در حجم فوق‌العاده کمتری ذخیره کنند. چنین قابلیتی در انجام محاسبات مربوط به پیش بینی آینده بسیار مفید است.

پیش بینی آینده با کامپیوتر سنگاپوری
در مقاله‌ای از گو و همکارانش که ژورنال “Nature Communications” آن را در آوریل گذشته منتشر کرد، ایده سوپرپوزیشن ذرات برای یک شبیه‌ساز کوانتومی به کار رفته بود. در این تحقیق نشان داده شد که می‌توان 16 ورژن مختلف آینده را درست مثل نتایج پرتاب سکه‌ای برای چهار بار متوالی، به کمک سوپرپوزیشن ذرات کوانتومی، پیش بینی کرد.

ورژن‌های مورد نظر از آینده در یک ذره کوانتومی نور که با نام فوتون هم شناخته می‌شود، قرار گرفته بودند و گو و همکارانش با عبور دادن ذره از چند مسیر به طور همزمان و از درون سنسورهای مختلف، تحقیقات خود را انجام دادند. در مراحل بعدی دو ذره فوتون در کنار هم شلیک شدند و دانشمندان با شبیه‌سازی‌های خود سعی کردند که تاثیر شرایط مختلف بر رفتار فوتون‌ها را مشخص کنند.

این کامپیوتر کوانتومی 16 ورژن از آینده را پیش بینی می‌کند!

دکتر استرنج

گو می‌گوید که درست مثل شخصیت دکتر استرنج (Doctor Strange) در آخرین قسمت فیلم انتقام جویان که با دیدن 14 میلیون احتمال گوناگون از آینده، قصد داشت تا سناریویی که در آن قهرمان‌ها پیروز می‌شوند را ببیند، شبیه‌سازی انجام شده هم قصد دارد تا اثر اعمال هر تغییری را در آینده فوتون‌ها پیش بینی کند.

پرتاب سکه کوانتومی
گو موتور پیش بینی کوانتومی خود را با روشی به نام «سکه آشفته» امتحان کرد. در این روش برخلاف پرتاب سکه به صورت عادی، سکه داخل یک جعبه قرار می‌گیرد و در هر مرحله از آزمایش، جعبه مورد نظر یک‌بار تکان می‌خورد. در حالت معمولی پرتاب سکه، در هر مرحله احتمال شیر یا خط بودن 50 درصد است، اما در این روش هر مرحله وابسته به مرحله قبلی بوده و وضعیت سکه هم تا قبل از باز شدن جعبه مشخص نیست.

احتمال تغییر وضعیت سکه از شیر به خط یا برعکس در هر مرحله صد درصد نیست و بسته به میزان قدرت در تکان دادن جعبه، هر وضعیتی ممکن است پیش بیاید. در تحقیق انجام شده گو و همکارانش دو حالت کلی را در تکان دادن جعبه در نظر گرفتند. در حالت اول جعبه به آرامی تکان می‌خورد و در حالت دوم هم تکان دادن جعبه شدیدتر بود. در هرکدام از حالت‌ها،‌ جعبه 4 مرتبه تکان خورد تا 16 ورژن مختلف از ترکیب شیر یا خط بودن سکه شبیه‌سازی شود.

نمونه اولیه کامپیوتر دانشمندان سنگاپوری

در مرحله بعدی هر 16 پیامد ممکن در یک ذره کوانتومی فوتون کدگذاری شدند و سوپرپوزیشن فوتون در عین حال احتمال وضعیت موجود سکه بر اساس شدت تکان دادن جعبه را هم در خود داشت. در مرحله آخر نتایج دو حالت تکان دادن آرام و شدید با هم ترکیب شد تا نقشه‌ای کلی برای پیش بینی آینده سکه به دست بیاید.

گو می‌گوید که نتایج به دست آمده نشان می‌دهند که هر حالت از آینده با سرعتی بسیار بالا، به نسبت قدرت تکان دادن جعبه، تغییر می‌کند. در حال حاضر قدرت کامپیوتر گو و همکارانش تنها برای پیش بینی 16 ورژن مختلف از آینده کافی است. با این وجود پیشرفت‌های روزافزون رایانه‌های کوانتومی نشان می‌دهد که در آینده نزدیک کامپیوترهای بزرگ‌تر و قوی‌تری ساخته خواهند شد که توانایی پیش بینی تعداد بی‌نهایتی از شرایط آینده را خواهند داشت.

چنین امکانی می‌تواند در دانش هواشناسی، خرید و فروش سهام بازار بورس و موارد بی‌شمار دیگری به کار بیاید و حتی در یادگیری ماشینی هوش مصنوعی (AI) هم مفید باشد. در یادگیری ماشینی، هوش مصنوعی دائما خود را آموزش می‌دهد که در مراحل پیش رو،‌ پیش بینی بهتری داشته باشد. گو اظهار کرده که آزمایش‌های بسیار زیادی برای توسعه پتانسیل تحقیقات او و همکارانش لازم است و هنوز کسی دقیقا نمی‌داند که در آینده نزدیک کامپیوترهای کوانتومی چه نقشی در پیشرفت علم و تکنولوژی خواهند داشت.