تبیان، دستیار زندگی
مهندسان گوگل به تازگی به پیشرفت قابل ملاحظه ای در پردازش کوانتومی (quantum computing) دست یافته اند.
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

گوگل و شبیه سازی انرژی یک مولکول

کوانتوم کامپیوتر گوگل برای اولین بار توانست انرژی یک مولکول را دقیقا شبیه سازی کند

شبیه‌سازی انرژی یک مولکول

مهندسان گوگل به تازگی به پیشرفت قابل ملاحظه ای در پردازش کوانتومی (quantum computing) دست یافته اند. آن ها اولین شبیه سازی در مقیاس کوانتومی از مولکول هیدروژن را ارائه داده اند. این خبر بزرگی است. زیرا این کار به ما شیوه های مشابهی نشان می دهد که می توان با استفاده از آن ها پرده از اسرار کوانتوم برداشت.

محققانی که با تیم گوگل کار می کنند توانستند به دقت انرژی مولکول های هیدروژن (H2) را شبیه سازی کنند. اگر بتوان این کار را برای سایر مولکول ها نیز تکرار کرد، آنگاه به دستاوردهای بزرگی در همه زمینه ها از سلول های خورشیدی گرفته تا پزشکی خواهیم رسید.

اینگونه پیش بینی ها برای کامپیوترهای کلاسیک یا ناممکن است و یا زمان بسیار طولانی صرف می کند. به عنوان مثال به دست آوردن انرژی چیزی مثل مولکول پروپان (C3H8)، برای یک سوپرکامپیوتر چیزی در حدود ۱۰ روز زمان می برد. برای دست یافتن به این شاه کار، مهندسان گوگل، با محققانی از دانشگاه هاروارد، آزمایشگاه ملی لارنس بارکلی (Lawrence Berkeley National Labs)، دانشگاه کالیفرنیا سانتا باربارا، دانشگاه تافتز و دانشگاه کالج لندن همکاری کردند.

رایان بابوش (Ryan Babbush)، مهندس نرم افزار کوانتومی گوگل می نویسد: «اگرچه می توان انرژی هیدروژن مولکولی را به صورت کلاسیک محاسبه کرد (البته به طور ناکارآمد)، با یک سخت افزار کوانتومی حتی امکان شبیه سازی سیستم های بزرگ تر شیمیایی نیز فراهم می آید».

واکنش های شیمیایی در طبیعت کوانتومی هستند. زیرا این واکنش ها دارای حالات انطباقی کوانتومی بسیار آشفته ای می باشند. به عبارت دیگر، هر حالت ذره ای را نمی توان به صورت مستقل از دیگر ذرات توصیف کرد. این امر مشکلاتی را برای کامپیوترهایی که با مقادیر دو دویی 1s و 0s سر و کار دارند ایجاد می کند.

کامپیوتر کوانتومی گوگل بر اساس کیوبیت- بیت (qubit ٓ bit) کار می کند. کیوبیت-بیت ها می توانند در حالتی انطباقی قرار بگیرد که همزمان مقادیر ۱ و ۰ را ارائه می کند. مهندسان گوگل، برای راه اندازی این شبیه سازی از یک مدار کامپیوتری کوانتومی سوپر کول شده استفاده کردند، که به آن خود حل کننده کوانتومی متغیر (VQE) می گویند. VQE اساسا یک سیستم مدلینگ بسیار پیشرفته است که به وسیله آن تلاش می شود برمبنای سطح کوانتومی سیستم عصبی مغز انسان شبیه سازی شود.

همین طور که از شبیه سازی شیمیایی کیفی و توصیفی به سوی شبیه سازی کوانتومی و قابل پیش بینی حرکت می کنیم، می توانیم این رشته علمی را به صورت چشمگیری مدرنیزه کنیم. برای توصیف این مطلب کوه یخی را در نظر بگیرید که تنها نوک این کوه دیده می شود اما حجم عظیمی از آن زیر آب است. ما امروز در گام های ابتدایی مدلینگ واقعیت های عالم هستی هستیم. گوگل مدعی این است که ما می توانیم کاربردهای این گونه شبیه سازی را در تمام انواع سیستم هایی (باتری های بهبودیافته، انواع جدیدی از مواد و ...) ببینیم که به شیمی مربوط است.

یکی از کاربردهای بالقوه این شبیه سازی مدل سازی روشی است که باکتری ها کود تولید می کنند. روشی که انسان ها کودهای مورد نیاز خود را تولید می کنند، به شدت ناکارآمد است. هم به لحاظ سازگاری با طبیعت و هم به لحاظ قیمت. بنابراین هر گونه بهبودی در فهم واکنش های شیمیایی مربوط به این فرآیند می تواند دستاوردهای عظیمی به بار آورد.

ما در ابتدای راه شبیه سازی کوانتومی هستیم و اگرچه سخت افزار گوگل را به عنوان کوانتوم کامپیوتری به منظور ساده سازی فرآیندها توصیف کردیم، اما هنوز مبحثی در جریان است که آیا ما کد محاسبات کوانتومی را تاکنون کرک کرده ایم یا خیر؟

برخی می گویند کامپیوتر گوگل هنوز یک مدل اولیه است. به عبارتی محصول گوگل یک دستگاه پارت کوانتوم کامپیوتر (part-quantum computer) است نه یک کامپیوتر کوانتومی تمام عیار. به هر حال در همان حین که دانشمندان درباره این موضوع گفتگو می کنند، حداقل ما می توانیم شروع به استفاده از مزایای این تکنولوژی کنیم و به آینده ای نزدیک چشم بدوزیم که قدرت محاسباتی کامپیوترها تقریبا غیرقابل تصور است.


منبع : زومیت
این مطلب صرفا جهت اطلاع کاربران از فضای رسانه‌ای بازنشر شده و محتوای آن لزوما مورد تایید تبیان نیست .