متخصصان سرعت محاسبات کوانتومی را ۴۵ برابر بهبود بخشیدند

دو محقق علوم رایانه دانشگاه «UCLA» نشان داده‌اند کامپایلرهای کنونی که نحوه استفاده از مدارها برای اجرای برنامه‌های کوانتومی را تعیین می‌کنند، مانع از دسترسی کامپیوترهای کوانتومی به عملکرد بهینه می‌شوند و با بهبود طراحی، می‌توان سرعت محاسبه را تا ۴۵ برابر افزایش داد.

این دو فرد توانسته‌اند خانواده‌ای از مدارهای معیار کوانتومی با اندازه یا عمق بهینه شناخته شده ایجاد کنند. در طراحی کامپیوتر، عمق کمتر مدار منجر به انجام محاسبات با سرعت بالاتر می‌شود. مدارهای کوچک همچنین به معنای انجام محاسبات بیشتر در کامپیوترهای کنونی خواهد بود. طراحان می‌توانند از این معیارها برای بهبود ابزارهای طراحی استفاده کرده تا به بهترین طراحی مدار دست پیدا کنند.

محقق ارشد این مقاله، «جیسون کنگ» اعلام کرده:

«ما به روش اندازه‌گیری و سپس بهبود اعتقاد داریم و حالا که توانسته‌ایم شکاف بهینگی را مشخص کنیم، به دنبال توسعه ابزارهای کامپایل کوانتومی بهتر هستیم و امیدواریم جامعه محققان دنیای کوانتوم نیز در این مسیر گام بردارند.»

کنگ و محقق دوم، «دنیل تن» معیارهای خود را در چهار ابزار کامپایل کوانتومی پراستفاده مورد آزمایش قرار دادند. این معیارها از سوی این پژوهشگران «QUEKO» نامگذاری شده و به صورت متن باز توسعه پیدا کرده و می‌توان به مخزن آن در گیت هاب دسترسی پیدا کرد.

کامپیوترهای کوانتومی از مکانیک کوانتومی برای اجرای حجم بالای محاسبات به صورت همزمان استفاده می‌کنند و می‌توانند ابررایانه‌های کنونی را شکست دهند، با این حال مشکلات زیادی درباره آن‌ها وجود دارد و هنوز نتوانسته‌اند دنیای آزمایشگاه را ترک کنند. برای مثال به علت حساسیت نحوه عملکرد مدارهای کوانتومی، هرگونه تغییر مانند نوسانات کوچک دما می‌تواند در محاسبات تاثیرگذار باشند.

این اولین باری نیست که کنگ در این زمینه فعالیت می‌کند و در اوایل قرن بیست و یکم نیز تلاش‌های مشابهی برای بهینه‌سازی طراحی مدارهای مجتمع در کامپیوترهای کلاسیک انجام داد که نتیجه آن، پیشرفت دو نسلی در سرعت پردازش کامپیوترها بود و برای این کار تنها طراحی لایه‌ها بهینه‌سازی شد و فاصله میان ترانزیستورها کاهش پیدا کرد.

به اعتقاد مدیر مرکز علوم و مهندسی کوانتومی UCLA، «مارک گیور» پردازنده‌های کوانتومی کنونی بسیار محدود به دخالت‌های محیطی هستند که همین موضوع محدودیت شدیدی در مدت زمان محاسبات ایجاد می‌کند و در همین راستا، پژوهش اخیر از اهمیت بالایی برخوردار است. این تحقیق نشان می‌دهد که مدارهای کوانتومی کنونی کارآمد نیستند و باید بهینه شوند تا امکان اجرای الگوریتم‌های طولانی توسط آن‌ها وجود داشته باشد.