بزرگنمايي:

آریا جوان - در راستای پیشرفت روزافزون محاسبات کوانتومی و کشف ابتکارات جدید، تیمی از محققان به سرپرستی یکی از اعضای هیئت علمی مؤسسه محاسبات کوانتومی (IQC)، اولین شبیه‌سازی باریون‌ها را روی یک کامپیوتر کوانتومی انجام داده‌اند.

گفته می‌شود محققان گامی مهم برای شبیه‌سازی‌های کوانتومی پیچیده‌تر بر داشته‌اند که به آن‌ها امکان می‌دهد درباره اولین لحظات پیدایش کیهان اطلاعات بیشتری کسب کنند، ستاره‌های نوترونی را مطالعه و پتانسیل انقلابی کامپیوترهای کوانتومی را بهتر درک کنند. کریستین موشیک ، یکی از اعضای هیئت علمی IQC در این‌باره می‌گوید: این گامی مهم روبه جلو و اولین شبیه‌سازی باریون‌ها (ذرات بنیادی کوانتومی) در کامپیوترهای کوانتومی است. به‌جای خرد کردن ذرات در شتاب‌دهنده، کامپیوتر کوانتومی ممکن است روزی به ما این امکان را بدهد که این فعل و انفعالات را شبیه‌سازی و برای مطالعه منشأ جهان و بسیاری موارد دیگر از آن استفاده کنیم. جالب است بدانید که موشیک علاوه‌بر استاد فیزیک و نجوم در دانشگاه واترلو و عضو هیئت علمی در مؤسسه پریمتر (Perimeter)، رهبری گروه تعاملات کوانتومی را نیز بر عهده دارد؛ نهادی که شبیه‌سازی کوانتومی نظریه‌های پیمانه‌ای شبکه را مطالعه می‌کنند. این نظریه‌ها توصیفی از فیزیک واقعیت، از جمله مدل استاندارد فیزیک ذرات هستند. البته باید توجه داشت که نظریه پیمانه‌ای می‌تواند شامل میدان‌ها، نیروها، ذرات، ابعاد فضایی و سایر مؤلفه‌های پیچیده باشد که مدل‌سازی آ‌ن‌ها را برای کامپیوترهای مرسوم کنونی بسیار دشوار می‌کند. نظریه‌های پیمانه‌ای غیرآبلی کاندیدای جالبی برای شبیه‌سازی هستند؛ زیرا آن‌ها مسئولیت پایداری ماده را برعهده دارند. رایانه‌های کلاسیک می‌توانند ماده غیرآبلی را که در این نظریه‌ها توصیف شده‌اند شبیه‌سازی کنند، اما شرایط خاص و مهمی نظیر ماده با چگالی بالا وجود دارد که شبیه‌سازی آن‌ها برای رایانه‌های معمولی غیرقابل دسترسی است. در حقیقت، توانایی توصیف و شبیه‌سازی ماده غیرآبلی برای توصیف جهان ما اساسی و بسیار حائز اهمیت است؛ اما هیچ‌یک تا به حال روی یک کامپیوتر کوانتومی شبیه‌سازی نشده‌اند. مقاله‌ی مرتبط: ساخت دستگاه تداخل‌سنج ابررسانا جدید می‌تواند پیشبرد محاسبات کوانتومی را تسریع کند
تیم موشیک در IQC با همکاری رندی لوئیس از دانشگاه یورک، الگوریتم کوانتومی کارآمدی ایجاد کرده‌اند که به آن‌ها اجازه می‌دهد سیستمی را در یک نظریه پیمانه‌ای غیرآبلی ساده روی کامپیوتر کوانتومی ابری IBM که با یک کامپیوتر کلاسیک جفت شده است، شبیه‌سازی کنند. با این گام مهم، محققان مسیری را به سمت شبیه‌سازی کوانتومی نظریه پیمانه‌ای بسیار فراتر از توانایی‌ها و منابع حتی قدرتمندترین ابررایانه‌های جهان ایجاد می‌کنند. جینگلی ژانگ، عضو فوق‌دکترای در IQC و دپارتمان فیزیک و نجوم دانشگاه واترلو می‌گوید: چیزی که در مورد این نتایج برای ما هیجان‌انگیز است، این است که این نظریه می‌تواند بسیار پیچیده‌تر شود. ما می‌توانیم شبیه‌سازی ماده در چگالی‌های بالاتر را در نظر بگیریم، که فراتر از توانایی رایانه‌های کلاسیک است. به‌طور کلی، دانشمندان با دستیابی به این مهم می‌توانند در کنار توسعه الگوریتم های کوانتومی قوی‌تر، فیزیک نظریه‌های پیچیده‌تر پیمانه‌ای غیرآبلی را شبیه‌سازی کنند و پدیده‌های شگفت‌انگیزی را فراتر از دسترس بهترین ابررایانه‌های ما مطالعه کنند. این دستاورد موفقیت‌آمیز گام مهمی به سوی عصر جدیدی از درک جهان مبتنی بر شبیه‌سازی کوانتومی است.