محاسبات کوانتومی می‌‌توانند سریع‌تر از حد انتظار، مفید باشند!

شکل ۱. محاسبات کوانتومی سریع منتشر شده در zdnet به تاریخ ۶ می ۲۰۲۱لینک منبع Quantum computing could be useful faster than anyone expectedالگوریتم‌های کوانتومی جدید می‌توانند به طور قابل‌توجهی کارایی برخی از عملیات مالی حیاتی بر روی سخت‌افزار که ممکن است تنها در مدت پنج سال در دسترس باشد را افزایش دهند. برای بسیاری از دانشمندان، یک کامپیوتر کوانتومی که می‌تواند مشکلات تجاری در مقیاس بزرگ را حل کند، هنوز هم چشم‌اندازی است که به آینده دور تعلق دارد و آینده‌ای که حداقل برای یک دهه دیگر محقق نخواهد شد.اما در حال حاضر محققان شرکت بزرگ بانکداری ایالات‌متحده، گلدمن ساکس و شرکت محاسبات کوانتومی QC Ware، الگوریتم‌های کوانتومی جدیدی را طراحی کرده‌اند که به گفته آن‌ها می‌توانند به طور قابل‌توجهی کارایی برخی از عملیات‌های مالی مهم را بر روی سخت‌افزارهایی که ممکن است تنها در مدت پنج سال در دسترس باشند، افزایش دهند.به جای انتظار برای ساخت یک کامپیوتر کوانتومی کاملا تکامل‌یافته، بانک‌داران می‌توانند شروع به اجرای الگوریتم‌های جدید بر روی سخت‌افزار کوانتومی کوتاه‌مدت کنند و از مزایای این تکنولوژی بهره ببرند حتی اگر دستگاه‌های کوانتومی نابالغ باقی بمانند.مطالعه راه‌اندازی اولین گواهی‌نامه توسعه‌دهنده برای محاسبات کوانتومی توسط IBM پیشنهاد می‌شود.گلدمن ساکس سال‌ها است که به پتانسیل تکنولوژی‌های کوانتومی برای اختلال در بخش مالی می‌پردازد. به طور خاص، محققان بانک راه‌هایی را برای استفاده از محاسبات کوانتومی برای بهینه‌سازی آنچه که به عنوان شبیه‌سازی‌های مونت کارلو شناخته می‌شود، کشف کرده‌اند، که شامل قیمت‌گذاری دارایی‌های مالی بر اساس چگونگی تغییر قیمت سایر دارایی‌های مرتبط در طول زمان و بنابراین ریسکی که ذاتا به گزینه‌های مختلف، سهام، ارز و کالاها مربوط است محاسبه می‌شود.به دلیل طیف گسترده‌ای از احتمالات، این یکی از کارهای بسیار دقیق در امور مالی است، که نیاز به پیش‌بینی زیاد در مورد حرکت‌های مختلف بازار دارد. محاسبات کوانتومی به خاطر قدرت محاسباتی فوق‌العاده‌ای که انتظار می‌رود تکنولوژی در مقایسه با روش‌های کلاسیک به ارمغان آورد، به عنوان یک مسیر بالقوه برای سرعت بخشیدن به ارزیابی‌های ریسک شناخته شده است. و بسیاری از الگوریتم‌های کوانتومی در حال حاضر وجود دارند، که نشان داده‌اند که سرعت محاسبات مونت کارلو را تا ۱۰۰۰ برابر افزایش می‌دهند و می‌توانند روشی را که بازارهای مالی عمل می‌کنند را تغییر دهند-اما تنها زمانی آن الگوریتم‌ها در یک دستگاه کوانتومی مستقر می‌شوند که قادر به اجرای برنامه و دستیابی به نتایج دقیق باشد.کار قبلی انجام‌شده توسط گلدمن ساکس همراه با IBM ، برای مثال، برآورد کرد که برای دستیابی به مزیت کوانتومی، نیازمند دستگاهی است که ۷۵۰۰ کیوبیت منطقی را پشتیبانی کند. برای مقایسه، IBM در حال حاضر در حال کار بر روی انتشار یک پردازنده ۱۲۷ کیوبیت در سال جاری است. مساله تنها شمارش کیوبیت‌ها نیست: برای اینکه کامپیوترهای کوانتومی محاسبات را به طور قابل اطمینانی حل کنند، دستگاه‌ها نیز باید برای جلوگیری از خطا بهینه شوند. پردازشگرهای کوانتومی کنونی دارای نرخ‌های خطای بسیار بالایی هستند و طبق QCWare ۱۰ تا ۲۰ سال قبل از سخت‌افزار کوانتومی با خطای تصحیح شده خواهد بود که برای اجرای موثر شبیه‌سازی‌های مونت کارلو ضروری است.ممکن است علاقه‌مند به مطالعه اولین شبکه کوانتومی چند گرهی راه را برای اینترنت کوانتومی هموار می‌کند، باشید.چگونه می‌توانیم جدول زمانی فعلی را به نصف برسانیم و هنوز هم سرعت قابل‌توجهی به دست آوریم؟ برای رسیدن به این هدف، تیم در ازای برخی دستاوردهای سخت‌افزاری، مقداری سرعت محاسبه را کنار گذاشت. دانشمندان دو الگوریتم کوانتومی جدید طراحی کرده‌اند که سرعت را از ۱۰۰۰ برابر به ۱۰۰ برابر کاهش داده‌اند- اما آن‌ها همچنین به اندازه مدار کم‌عمق‌تری نیاز دارند که انتظار می‌رود در ۵ تا ۱۰ سال آینده در دسترس باشد.آقای Iordani Krenidis، رئیس الگوریتم‌های QC Ware گفت: «تیم‌های تحقیقاتی گلدمن ساکس و QC Ware رویکرد جدیدی را برای طراحی الگوریتم‌های مونت کارلو کوانتومی با تبادل افزایش سرعت عملکرد برای کاهش نرخ خطا اتخاذ کردند.» «از طریق تحلیل‌های دقیق و شبیه‌سازی‌های تجربی، نشان دادیم که الگوریتم‌های کم‌عمق مونت کارلو می‌توانند به توانایی اجرای شبیه‌سازی‌های مونت کارلو بر روی سخت‌افزار کوانتومی که ممکن است در ۵ تا ۱۰ سال آینده در دسترس باشد، منجر شوند.»این افزایش سرعت، اگر چه از سایر الگوریتم‌های کوانتومی مانند مونت کارلو بدون QFT متعادل‌تر است، اما هنوز هم قابل‌توجه است؛ و با توجه به نظر دانشمندان، این روش به طور موثر جدول زمانی قابلیت استفاده را به نصف کاهش خواهد داد. قدرتمندترین ابر رایانه جهان در حال حاضر در حال راه‌اندازی و فعالیت است.اتحادیه اروپا می‌خواهد اولین کامپیوتر کوانتومی خود را بسازد. این نقشه ممکن است به اندازه کافی بلند پروازانه نباشد. بی‌ام‌و به بررسی محاسبات کوانتومی می‌پردازد تا کارایی زنجیره تامین را افزایش دهد. تلاش‌های گلدمن ساکس و QC ware's بازتابی از صنعتی است که به طور فزاینده‌ای بر ایجاد مزایای محاسبات کوانتومی در کوتاه‌مدت متمرکز است، علی‌رغم نقایصی که هنوز دستگاه‌های کوانتومی را نگه می‌دارند.خواه با استفاده از الگوریتم‌های دستکاری شده، ترکیب تکنیک‌های کوانتوم و کلاسیک، یا با آزمایش و مقایسه رویکردهای مختلف محاسبات کوانتومی، محققان و شرکت‌ها در حال تلاش برای شکستن روش‌هایی هستند که در کمترین زمان ممکن کامپیوترهای کوانتومی را مفید می‌کند. بنابراین، دو الگوریتمی که توسط گلدمن ساکس و QC Ware طراحی شده‌اند، حرکت دیگری به سمت هدف یافتن الگوریتم‌های کوانتومی هستند که با ابزارهای با مقیاس متوسط نویزی- NISQ- که مشخصه زمان‌های فعلی هستند، سازگارند.این متن با استفاده از ربات مترجم مقاله علوم کامپیوتر ترجمه شده و به صورت محدود مورد بازبینی انسانی قرار گرفته است.در نتیجه می‌تواند دارای برخی اشکالات ترجمه باشد.مقالات لینک‌شده در این متن می‌توانند به صورت رایگان با استفاده از مقاله‌خوان ترجمیار به فارسی مطالعه شوند.