ماشین کوانتومی یونی!

[∆ MeRzaD ∆]

به تازگی روشی برای ساخت یک ماشین کوانتومی پیشنهاد شده است که در صورت وجود می‌تواند «نظریه چرچ تورینگ توسعه یافته» را رد کند.

در علوم رایانه‌ای به عملی محاسبه‌پذیر گفته می‌شود که توسط ماشین تورینگ قابل انجام باشد و بر طبق نظریه چرچ تورینگ توسعه یافته (extended Church-Turing thesis)، یک ماشین تورینگ می‌تواند محاسبه‌ای انجام دهد که به اندازه‌ی هر دستگاه فیزیکی دیگری کارامد باشد. اثبات اشتباه بودن این فرضیه از یک ماشین کوانتومی می‌آید که بتواند مسئله‌ای را بسیار سریعتر از نمونه‌ی کلاسیکی حل کند و روش کنونی برای دسته‌بندی میزان سختی مسئله را دگرگون سازد. اکنون چائو شن (Chao Shen) از دانشگاه میشیگان و همکارانش در نشریه‌ی Physical Review Letters روش ساخت چنین ماشین کوانتومی را با استفاده از یون‌ها نشان داده‌اند.

این ماشین تئوری اولین بار در سال 2011 پیشنهاد شد و نمونه گیر‌ی بوزونی (boson sampling) نام داشت. کار با ورود N بوزون‌ یکسان شروع و اجازه داده می‌شود تا این ذرات گشت تصادفی انجام دهند. سپس احتمال آنکه دارای توزیع معینی باشند، اندازه گیری می‌شود. زمان مورد نیاز برای انجام این محاسبه در یک ماشین کلاسیکی به طور نمایی با N افزایش می‌یابد؛ در حالی که این ماشین نظری می‌تواند بسیار مؤثرتر عمل کند.

ماشین پیشنهادی آن‌ها شامل خطی از یون‌های به دام افتاده است که تقریباً 10 میکرومتر از یکدیگر فاصله دارند. بوزون‌های ورودی در رشته‌ی یونی، ارتعاشات کوانتیده (فونون) دارند که می‌تواند شروع آن توسط یک لیزر باشد. خروجی، حالت‌های نهایی فونون‌هاست که سطح انرژی داخلی اتم‌ها را جابجا می‌کنند و سرانجام می‌توانند توسط لیزر دیگری فراخوانی شوند. این گروه استدلال می‌کند که با استفاده از فناوری کنونی تله‌ی یونی، ماشین آن‌ها می‌تواند با 20 الی 30 بوزون کار کند.