رایانه‌های کوانتومی به عنوان یکی از امیدوارکننده‌ترین مرز‌ها در علم و فناوری شناخته می‌شوند و پتانسیل ایجاد تحولی در حوزه‌هایی نظیر رمز‌نگاری، مراقبت‌های بهداشتی و علم مواد را دارند. با وجود تعداد زیادی از پیشرفت‌ها و اصول عملیاتی که مورد بررسی قرار گرفته‌اند، یک سوال کلیدی همچنان باقی مانده است چگونه می‌توان بهترین کارکرد را در میان رایانه‌های کوانتومی تعیین کرد.
به گزارش ادونسد ساینس نیوز، رنه زاندر و کالین کای اووه بکر، پژوهشگران موسسه سیستم‌های ارتباطی باز فرا‌ونهوفر (FOKUS) در آلمان، روشی نوین برای محک زدن رایانه‌های کوانتومی تدوین کرده‌اند. این روش بر بررسی توانایی سیستم‌های کوانتومی در برقراری حالت‌های درهم‌تنیدگی میان کیوبیت‌ها متمرکز است، که عاملی کلیدی در دستیابی به کارایی و قدرتی است که رایانه‌های کوانتومی را از همتایان کلاسیک خود متمایز می‌سازد.
پژوهشگران در این پروژه، روشی برای بهره‌گیری از معیار‌های کارآمد درهم‌تنیدگی به منظور تحلیل ویژگی‌های درهم‌تنیدگی حالت‌های کوانتومی خاص کیوبیت‌ها طراحی کردند.
برخلاف رایانه‌های کلاسیک که برای پردازش اطلاعات بر بیت‌های ۰ و ۱ متکی هستند، رایانه‌های کوانتومی از کیوبیت‌ها بهره می‌برند. کیوبیت‌ها می‌توانند در حالت برهم‌نشینی وجود داشته باشند، به این معنا که ترکیبی از ۰ و ۱ را به طور هم‌زمان نشان می‌دهند. این ویژگی به رایانه‌های کوانتومی امکان می‌دهد تا تعداد زیادی از نتایج را به طور هم‌زمان پردازش کنند و برای کار‌هایی نظیر شبیه‌سازی سیستم‌های پیچیده یا حل مسائل رمز‌نگاری آماده باشند که حل آن‌ها برای رایانه‌های کلاسیک گاهی صدها سال طول می‌کشد.
یکی دیگر از مزایای کلیدی رایانه‌های کوانتومی، درهم‌تنیدگی است؛ پدیده‌ای که در آن کیوبیت‌ها به گونه‌ای به هم متصل می‌شوند که حالت یک کیوبیت، بدون در نظر گرفتن فاصله فیزیکی، بلافاصله بر حالت کیوبیت دیگر تأثیر می‌گذارد. درهم‌تنیدگی برای مهار قدرت محاسباتی کامل سیستم‌های کوانتومی ضروری است و امکان پردازش کارآمد‌تر مأموریت‌های پیچیده را فراهم می‌کند. این ویژگی به رایانه‌های کوانتومی اجازه می‌دهد تا کیوبیت‌ها را برای راه‌حل‌های بسیار پیچیده هماهنگ کنند و آن‌ها را قادر سازد تا مسائل خاص را بسیار کارآمد‌تر از رایانه‌های کلاسیک حل کنند.
اگر کیوبیت‌ها به جای همکاری با یکدیگر به طور جداگانه عمل کنند، قدرت کامل امکانات ترکیبی آن‌ها از دست می‌رود و تنها بخش کوچکی از پتانسیلشان به کار می‌رود. زاندر اظهار کرد از این رو، با درهم‌تنیدگی کیوبیت‌ها می‌توانیم به فضای حالت کامل پی ببریم و از همبستگی‌های کوانتومی برای تنظیم حالت تعداد زیادی از کیوبیت‌ها به طور هم‌زمان بهره ببریم.
این پژوهش در مجله به چاپ رسیده است.
