מחקר חדש נותן לחתול של שרדינגר סיכוי הישרדות של 50% בלוגיקה חדשה של מחשבים קוונטיים

במחשבים הקוונטיים הקיימים, הקיוביטים הם כמו חתול שנעול בתיבה עם רעל שיש סיכוי של 50% שישתחרר ולכן החתול הוא גם “חי” וגם “מת” עד שפותחים את התיבה. אפשר להשוות את הניסוי אחרון למצב שבו ארבעה אירועים – “החתול מת או לא”, “הרעל משתחרר או לא”, “הרעל נפלט או לא”, “האטום מעורר או לא” – מתרחשים בסופרפוזיציה של ארבעה סדרי זמן שונים באותה עת

חוקרים במכון לחדשנות טכנולוגית (TII) באיחוד האמירויות הראו טכניקה חדשה של חישוב קוונטי שבה שינוי סדר המאורעות יכול לעזור למצוא פתרונות לסוג חדש של בעיות. זאת גישה חדשה לתופעת הסופרפוזיציה הקוונטית שבעבר הופעלה על המצב של הביטים הקוונטיים בקיוביטים, אבל לא על סדר המאורעות.

מבחינה טכנית, זה לא הופך את הסדר הסיבתי של אירועים שכבר התרחשו. “זה יהיה כמו נסיעה בזמן אל העבר, שהיא בלתי אפשרית”, אמר לאונרדו אאוליטה מ-TII, המנהל הכללי של אלגוריתמים קוונטיים, שהוא מחבר שותף של מאמר המחקר. המכון לחדשנות טכנולוגית עבד על המאמר הזה בשיתוף פעולה עם צוות בינ”ל של חוקרים מצ’ילה, ברזיל, צרפת, ספרד ושווייץ.

“אנחנו לא יכולים להשתמש בתהליך הזה למקרי שימוש כלליים. זה כמו סרט נייר שמנותב לסוכנים שונים שקוראים וכותבים הוראות בסדר שונה באותו הזמן”, הסביר.

גם מחשבים קוונטיים רגילים (שבהם לשערים הקוונטיים יש סדר זמנים מוגדר) מבוססים על סופרפוזיציות קוונטיות. ההבדל הוא שהם משתמשים בסופרפוזיציות של מצבי קיוביטים שונים אבל לא בסופרפוזיציות של סדר שונה של השערים. בגישה החדשה הזאת יש מעגל שבו החיבורים בין השערים השונים (שווה הערך הקוונטי של כבלים המחברים טרנזיסטורים שונים במעגל) נמצאים בעצמם במצב של סופרפוזיציה קוונטית.

אאוליטה אמר: “זה כמו להעלות את הסופרפוזיציות והשזירה ברמה אחת בהיררכיה. מחשבים קוונטיים רגילים משתמשים בסופרפוזיציות של מצבי הקיוביטים. מה שאנחנו עושים משתמש בשזירה של מצבי הקיוביטים בתוספת שזירה של הסדר שבו הפעולות במעגל קוונטי מופעלות על הקיוביטים”.

עכשיו אחרי שהחוקרים הדגימו את יכולת הקיום של הטכניקה בפועל, הקהילה המדעית יכולה להתחיל למצוא דרך להשתמש בה. אנשים חקרו סופרפוזיציות סיבתיות בתאוריה והראו איך הן אולי יפעלו במקרה השימוש הכי פשוט של שני אירועים בלבד בסופרפוזיציה. אבל אף אחד לא שקל מצב של יותר אירועים, שבו הפוטנציאל הרב ביותר ליישומים חדשים.

המחקר הזה מעלה את הדוגמה הקלסית, החתול של שרדינגר, לרמה חדשה. במחשבים הקוונטיים הקיימים, הקיוביטים הם כמו חתול שנעול בתיבה עם רעל שיש סיכוי של 50% שישתחרר ולכן החתול הוא גם “חי” וגם “מת” עד שפותחים את התיבה. אפשר להשוות את הניסוי אחרון למצב שבו ארבעה אירועים – “החתול מת או לא”, “הרעל משתחרר או לא”, “הרעל נפלט או לא”, “האטום מעורר או לא” – מתרחשים בסופרפוזיציה של ארבעה סדרי זמן שונים באותה עת.

 אאוליטה מקווה שפעילות מחקר להדגמת התהליכים האלה במכשיר פועל תיתן השראה למתמטיקאים ומדעני מחשב לגלות יישום מעשי לאפקט החדש הזה. הוא אמר: “השיטה החדשה שלנו משמשת כנקודת התחלה לחקירת יישומי אלגוריתמים חדשים בפרדיגמת המחשבים הקוונטיים החדשה והלא קונבנציונלית הזאת, שממנה אנחנו צופים יעלו יישומים מעשיים”.

המחקר על סופרפוזיציות קוונטיות של סדרים סיבתיים נמצא באותו השלב שבו היו המחשבים הקוונטיים לפני שפיטר שור גילה אלגוריתם מעשי לפירוק לגורמים ראשוניים, עם יישומים כמו פיצוח צפנים. “אנחנו רוצים למצוא את אלגוריתם שור של הסופרפוזיציות הקוונטיות של הסדרים הסיבתיים”, אמר אאוליטה.

למאמר המדעי

עוד בנושא באתר הידען: