لاس الاموس کی رپورٹس ہارڈ ویئر اپروچ نیا کوانٹم کمپیوٹنگ پیراڈائم پیش کرتا ہے – اعلی کارکردگی کمپیوٹنگ نیوز تجزیہ | HPC کے اندر

نیکولائی سینیتسن، دائیں طرف

اگست 15، 2023 — لاس الاموسٹ نیشنل لیبارٹری نے آج اطلاع دی کہ کوانٹم کمپیوٹنگ ہارڈویئر کے لیے ممکنہ طور پر گیم تبدیل کرنے والا نظریاتی نقطہ نظر کوانٹم کمپیوٹرز میں پائی جانے والی کچھ پیچیدگیوں سے بچتا ہے۔ لیب نے کہا کہ حکمت عملی قدرتی کوانٹم تعاملات میں ایک الگورتھم کو لاگو کرتی ہے تاکہ کلاسیکل کمپیوٹرز یا روایتی گیٹ پر مبنی کوانٹم کمپیوٹرز کے مقابلے میں مختلف حقیقی دنیا کے مسائل پر تیزی سے کارروائی کی جا سکے۔

"ہماری تلاش کوانٹم ہارڈویئر کے لیے بہت سے چیلنجنگ تقاضوں کو ختم کرتی ہے،" لاس الاموس نیشنل لیبارٹری کے ایک نظریاتی طبیعیات دان نکولائی سنیتسن نے کہا۔ وہ ایک کے مصنف ہیں۔ کاغذ جریدے فزیکل ریویو اے میں نقطہ نظر پر۔ "قدرتی نظام، جیسے ہیرے میں نقائص کے الیکٹرانک گھماؤ، ہمارے حسابی عمل کے لیے درکار تعاملات کی قسم کے عین مطابق ہوتے ہیں۔"

Sinitsyn نے ​​کہا کہ ٹیم لاس الاموس میں تجرباتی طبیعیات دانوں کے ساتھ تعاون کرنے کی امید رکھتی ہے تاکہ وہ انتہائی سرد ایٹموں کا استعمال کرتے ہوئے اپنے نقطہ نظر کا مظاہرہ کریں۔ انہوں نے کہا کہ الٹرا کولڈ ایٹموں میں جدید ٹیکنالوجیز تقریباً 40 سے 60 کیوبٹس کے ساتھ اس طرح کی کمپیوٹیشن کا مظاہرہ کرنے کے لیے کافی ترقی یافتہ ہیں، جو کہ بہت سے مسائل کو حل کرنے کے لیے کافی ہے جو فی الحال کلاسیکی، یا بائنری، کمپیوٹیشن کے ذریعے قابل رسائی نہیں ہیں۔ ایک qubit کوانٹم معلومات کی بنیادی اکائی ہے، جو واقف کلاسیکی کمپیوٹنگ میں تھوڑا سا مشابہ ہے۔

متعدد کیوبٹس کے درمیان منطقی دروازوں کا ایک پیچیدہ نظام قائم کرنے کے بجائے جس میں تمام کوانٹم الجھنوں کا اشتراک کرنا ضروری ہے، نئی حکمت عملی قدرتی نظام میں کیوبٹس کو گھمانے کے لیے ایک سادہ مقناطیسی فیلڈ کا استعمال کرتی ہے، جیسے الیکٹران کے گھماؤ۔ الگورتھم کو لاگو کرنے کے لیے اسپن کی حالتوں کا درست ارتقاء وہی ہے جس کی ضرورت ہے۔ Sinitsyn نے ​​کہا کہ نقطہ نظر کوانٹم کمپیوٹرز کے لیے تجویز کردہ بہت سے عملی مسائل کو حل کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔

کوانٹم کمپیوٹنگ لاجک گیٹس کی لمبی تاروں میں کوئبٹس کو جوڑنے اور کمپیوٹیشن کے لیے درکار کوانٹم الجھاؤ کو برقرار رکھنے کی دشواری کی وجہ سے ایک نوزائیدہ فیلڈ بنی ہوئی ہے۔ الجھن اس عمل میں ٹوٹ جاتی ہے جسے ڈیکوہرنس کہا جاتا ہے، کیونکہ الجھے ہوئے کیوبٹس کمپیوٹر کے کوانٹم سسٹم سے باہر کی دنیا کے ساتھ تعامل کرنا شروع کر دیتے ہیں، غلطیاں پیش کرتے ہیں۔ یہ تیزی سے ہوتا ہے، حساب کے وقت کو محدود کرتا ہے۔ کوانٹم ہارڈ ویئر پر صحیح غلطی کی اصلاح ابھی تک نافذ نہیں کی گئی ہے۔

نیا نقطہ نظر متاثر کن الجھنوں کے بجائے قدرتی پر انحصار کرتا ہے، لہذا اس کو کیوبٹس کے درمیان کم کنکشن کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس سے تعطل کا اثر کم ہوتا ہے۔ اس طرح، کیوبٹس نسبتاً زیادہ دیر تک زندہ رہتے ہیں، سنیتسن نے کہا۔

لاس الاموس ٹیم کے نظریاتی مقالے نے ظاہر کیا کہ موجودہ کوانٹم کمپیوٹرز سے زیادہ تیزی سے گروور کے الگورتھم کا استعمال کرتے ہوئے نقطہ نظر نمبروں کی تقسیم کا مسئلہ کیسے حل کر سکتا ہے۔ سب سے مشہور کوانٹم الگورتھم میں سے ایک کے طور پر، یہ بڑے ڈیٹا سیٹس کی غیر ساختہ تلاش کی اجازت دیتا ہے جو روایتی کمپیوٹنگ کے وسائل کو اکٹھا کرتے ہیں۔ مثال کے طور پر، Sinitsyn نے ​​کہا، گروور کے الگورتھم کو دو کمپیوٹرز کے درمیان یکساں طور پر کاموں کے لیے رن ٹائم کو تقسیم کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے، اس لیے وہ دیگر عملی کاموں کے ساتھ ساتھ ایک ہی وقت میں ختم ہو جاتے ہیں۔ الگورتھم مثالی، غلطی سے درست شدہ کوانٹم کمپیوٹرز کے لیے موزوں ہے، حالانکہ آج کی غلطی کا شکار مشینوں پر اسے نافذ کرنا مشکل ہے۔

Sinitsyn نے ​​کہا کہ کوانٹم کمپیوٹر کسی بھی کلاسیکی ڈیوائس سے کہیں زیادہ تیزی سے کمپیوٹنگ انجام دینے کے لیے بنائے گئے ہیں، لیکن اب تک ان کا ادراک کرنا انتہائی مشکل رہا ہے۔ ایک روایتی کوانٹم کمپیوٹر کوانٹم سرکٹس کو لاگو کرتا ہے - کیوبٹس کے مختلف جوڑوں کے ساتھ ابتدائی کارروائیوں کے سلسلے۔

لاس الاموس کے نظریہ سازوں نے ایک دلچسپ متبادل تجویز کیا۔

"ہم نے دیکھا کہ بہت سے مشہور کمپیوٹیشنل مسائل کے لیے ابتدائی تعاملات کے ساتھ کوانٹم سسٹم کا ہونا کافی ہے، جس میں صرف ایک کوانٹم اسپن - جو دو کوئبٹس کے ساتھ قابل عمل ہے - باقی کمپیوٹیشنل کوئبٹس کے ساتھ تعامل کرتا ہے،" Sinitsyn نے ​​کہا۔ "پھر ایک واحد مقناطیسی نبض جو صرف مرکزی اسپن پر کام کرتی ہے کوانٹم گروور کے الگورتھم کے سب سے پیچیدہ حصے کو نافذ کرتی ہے۔" Grover's oracle کہلاتا ہے، یہ کوانٹم آپریشن مطلوبہ حل کی طرف اشارہ کرتا ہے۔

"اس عمل میں کمپیوٹیشنل کوئبٹس کے درمیان کوئی براہ راست تعامل اور مرکزی اسپن کے ساتھ وقت پر منحصر تعامل کی ضرورت نہیں ہے،" انہوں نے کہا۔ انہوں نے کہا کہ ایک بار جب سنٹرل اسپن اور کوئبٹس کے درمیان جامد جوڑے سیٹ ہو جاتے ہیں، تو پوری کمپیوٹیشن صرف وقت پر منحصر بیرونی فیلڈ پلس کو لاگو کرنے پر مشتمل ہوتی ہے جو اسپن کو گھماتے ہیں۔

اہم بات یہ ہے کہ ٹیم نے ثابت کیا کہ اس طرح کے آپریشنز کو تیز کیا جا سکتا ہے۔ ٹیم نے یہ بھی دریافت کیا کہ ان کا نقطہ نظر ٹاپولوجیکل طور پر محفوظ ہے۔ یعنی، یہ کنٹرول فیلڈز اور دیگر فزیکل پیرامیٹرز کی درستگی میں بہت سی غلطیوں کے خلاف مضبوط ہے یہاں تک کہ کوانٹم غلطی کی اصلاح کے بغیر۔

مقالہ: "تقسیم کے مسئلے کے لیے گروور کے اوریکل کو ٹاپولوجیکل طور پر محفوظ کیا گیا۔" جسمانی جائزہ A. https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.108.022412

فنڈنگ: محکمہ توانائی آفس آف سائنس، آفس آف ایڈوانسڈ سائنٹیفک کمپیوٹنگ ریسرچ اور لیبارٹری ڈائریکٹڈ ریسرچ اینڈ ڈیولپمنٹ پروگرام لاس الاموس نیشنل لیبارٹری میں۔

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹو ڈیٹا ڈاٹ نیٹ ورک ورٹیکل جنریٹو اے آئی۔ اپنے آپ کو بااختیار بنائیں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ای ایس جی۔ آٹوموٹو / ای وی، کاربن، کلین ٹیک، توانائی ، ماحولیات، شمسی، ویسٹ مینجمنٹ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• پلیٹو ہیلتھ۔ بائیوٹیک اینڈ کلینیکل ٹرائلز انٹیلی جنس۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• چارٹ پرائم۔ ChartPrime کے ساتھ اپنے ٹریڈنگ گیم کو بلند کریں۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• بلاک آفسیٹس۔ ماحولیاتی آفسیٹ ملکیت کو جدید بنانا۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://insidehpc.com/2023/08/los-alamos-reports-hardware-approach-offers-new-quantum-computing-paradigm/