تله پورت یا دورنوردی کوانتومی

• توسط : معصومه حیدری
• در : ۱۴۰۰-۰۳-۰۴
• در : دانستنیها

مقدمه

کیوبیت چیست؟ و تله پورت یا دورنوردی کوانتومی چگونه است؟ به وسیله تله پورت کوانتومی یا انتقال راه دور کوانتومی، از دو بیت کلاسیک اطلاعات جهت ارسال یک کیوبیت منفرد که دارای وضعیت کوانتومی نامشخص است، استفاده می شود.

دورنوردی کوانتومی

هوش مصنوعی می گوید که ما می توانیم کیوبیت ها (بیت کوانتومی) را تلپورت (دورنوردی) کنیم.

کیوبیت چیست؟ و تله پورت یا دورنوردی کوانتومی چگونه است؟

یادگیری عمیق ارزشش را در کلمه محاسبات کوانتومی نشان می دهد.

محققان ایتالیایی بیان نموده اند که می توان یک بیت کوانتومی (یا کیوبیت) را در شرایطی که ممکن است یک وضعیت واقعی نامیده شود، تله پورت یا دور نوردی کرد.

و محققان این کار را با کمک هوش مصنوعی که بسیاری از تفکرات را انجام می دهد، انجام دادند.

پدیده انتقال کیوبیت امروزه چیز جدیدی نیست، اما این کار توسط انریکو پراتی (Enrico Prati) از موسسه فوتونیک و فناوری های نانو (اولین کسی است که در شرایطی که سیستم از شرایط ایده آل دور بود، این کار را انجام داد)، در میلان هدایت شد.

علاوه بر آن، این اولین بار است که یک کلاس از الگوریتم های یادگیری ماشین (machine-learning) که به یادگیری تقویت عمیق معروف است، در یک مسئله ی محاسبات کوانتومی استفاده می شود.

نتایج این تحقیقات در مقاله ای در مجله Communications Physics منتشر شده اند.

کیوبیت چیست؟ و تله پورت یا دورنوردی کوانتومی چگونه است؟

یکی از مشکلات اصلی در محاسبات کوانتومی یافتن روشی سریع و قابل اعتماد برای حرکت کیوبیت (بخش اصلی اطلاعات کوانتومی) در ماشین است. این بخش از اطلاعات توسط  الکترونی که باید بین دو موقعیت، بدون پیمودن فضای خالی بین آن دو نقطه، جا به جا شود، رمزگذاری می شود.

در روش محاسباتی کوانتومی به اصطلاح آدیاباتیک (adiabatic) یا ترمودینامیکی، رویکرد محاسبات کوانتومی، با استفاده از توالی خاصی از پالس های لیزر بر روی یک زنجیره تعدادی از نقاط کوانتومی (مکان های یکسانی که می توان الکترون را در آن ها قرار داد)  می تواند به دست آید.

این یک فرآیند کاملا کوانتومی است و راه حلی برای این مسئله توسط نیکولای ویتانوف (Nikolay Vitanov) از انستیتوی فیزیک هلسینکی (Helsinki Institute) در سال ۱۹۹۹ ابداع شد. این راه حل با توجه به ماهیتش، و نه به خاطر دوری از شهود عقل سلیم، توالی ضد شهودی نامیده می شود.

به هر حال، این روش فقط در شرایط ایده آل، زمانی که حالت الکترون هیچ اختلالی ایجاد نکند، اعمال می شود.

لذا، پراتی (Prati) و همکارانش ریکاردو پوروتی (Riccardo Porotti) و داریو تاماشلی (Dario Tamaschelli) از دانشگاه میلان و مارچلو رستلی (Marcello Restelli) از پلی تکنیک میلان، رویکرد  دیگری را در پیش گرفتند.

پراتی بیان می کند که ما تصمیم گرفتیم تا یادگیری عمیق هوش مصنوعی را که قبلاً قهرمان جهان در بازی Go را شکست داده بود، همچنین کاربرد آن برای برنامه های جدی تری از جمله تشخیص سرطان پستان و استفاده از آن در زمینه رایانه های کوانتومی که درباره اش بسیار صحبت شده است، را تست کنیم.

تکنیک های یادگیری عمیق مبتنی بر شبکه های عصبی مصنوعی می باشد که در لایه های مختلف مرتب شده اند و هر یک از آن ها مقادیر مورد بعدی را محاسبه می کنند تا اطلاعات بیش تر و کامل تر پردازش شوند.

به طور معمول، مجموعه ای از پاسخ های شناخته شده برای مسئله جهت آموزش شبکه استفاده می شود، اما وقتی این ها شناخته نشده باشند، می توان از روش دیگری به نام یادگیری تقویتی استفاده نمود.

کیوبیت چیست؟ و تله پورت یا دورنوردی کوانتومی چگونه است؟

در این رویکرد از دو شبکه عصبی استفاده می شود، بازیگر یا actor وظیفه دارد تا راه حل های جدیدی پیدا کند و منتقد (critic) می بایست کیفیت این راه حل ها را ارزیابی نماید. با ارائه روشی مطمئن جهت قضاوت در مورد نتایج مربوطه توسط محققان، این دو شبکه قادرند تا مسئله را به شکلی مستقل بررسی کنند.

محققان سپس این متد هوش مصنوعی را تنظیم کرده و وظیفه کشف تنها نحوه کنترل کیوبیت ها را به آن محول نمودند.

در ادامه پراتی می افزاید، ما اجازه می دهیم تا هوش مصنوعی بتواند راه حل خود را، بدون این که به آن پیش فرض یا مثالی بدهیم، بیابد. لذا راه حل دیگری پیدا شد که سریع تر از راه حل اصلی است و به علاوه در صورت بروز اختلال سازگار است.

وی ادامه می دهد، به عبارتی دیگر می توان گفت که هوش مصنوعی توانسته پدیده را درک کند و نتیجه را بهتر از ما تعمیم دهد.

کلام پایانی

با استفاده از هوش مصنوعی می توانیم کیوبیت ها (بیت کوانتومی) را تلپورت (دورنوردی) کنیم. پراتی توضیح می دهد که گویا هوش مصنوعی به خودی خود قادر است تا نحوه انتقال از راه دور کیوبیت ها را بدون توجه به اختلالات موجود، حتی در مواردی که از قبل راه حلی نداریم، کشف کند. با این کار نشان دادیم که در طراحی و کنترل رایانه های کوانتومی می توان از استفاده از هوش مصنوعی بهره برد.