bool

صور تظهر "جزيرة الدواعش" قبل وبعد الغارات الامريكية العثور على مياه للمرة الأولى على كوكب يمكن أن يكون مأهولا الحشد الشعبي بعملية استباقية لقطع طرق امداد "داعش" شمال جلولاء العراق يعبر عن رفضه القاطع لتصريحات نتنياهو بضمّ غور الأردن الكربلائي أعلن عن فتح تحقيق بملابسات حادثة التدافع بمراسيم عزاء طويريج القبض على خلية "أمراء الصحراء" التابعة لداعش من قبل الاستخبارات العراقية طهران ترفض دعوة واشنطن للحوار وتحول حثها على تخفيف الضغط عبد المهدي: لولا وجود خطة الطوارئ مدروسة في كربلاء لحصلت فاجعة أكبر الحكيم: نتشاور مع تركيا بشأن وجود قواتها على أراضينا المضادات الارضية للحشد الشعبي عالجت طيرانا مسير فوق مقار بصلاح الدين

يقترح الجهاز المختلط القائم على جهاز كمبيوتر كلاسيكي رقمي ومعالج الكم التماثلي طريقة للمضي قدمً

بواسطة
حجم الخط: Decrease font Enlarge font

 

يمكن برمجة الأجهزة المعروفة باسم أجهزة الكمبيوتر الكمومية لتشغيل خوارزميات مختلفة ، وبالتالي الاستغناء عن الحاجة إلى إنشاء أجهزة كمبيوتر كمومية جديدة لوظائف مختلفةإن عمليات محاكاة الكم الرقمية الكاملة على مثل هذا الجهاز سوف تتيح إحراز تقدم كبير في مجموعة واسعة من التخصصات ، من كيمياء الكم وعلوم المواد إلى فيزياء الطاقة العالية الأساسيةومع ذلك ، بالنسبة لهذا النهج ، يظل من الصعب دمج العديد من البتات الكمية (وحدات البت) اللازمة لعمليات المحاكاة المعقدةعلى النقيض من ذلك ، توجد بالفعل أجهزة محاكاة الكم التناظرية على نطاق واسع في مختبرات اليومولكن ، على عكس نظيراتها الرقمية ، فإن هذه المحاكاة ليست قابلة للبرمجة بشكل عام ، وغالبًا ما تُعتبر أجهزة مخصصة الغرضالآن ، فيورقة في الطبيعة، كوكيل وآخرون . 1 تقرير عن جهاز محاكاة الكم التناظرية قابلة للبرمجة والتي لديها القدرة على أن تكون قابلة للتحجيم.

 

تعمل محاكاة المؤلفين على مزيج من الكمبيوتر الرقمي الكلاسيكي ومعالج الكم التناظريةهذا الأخير يقوم بالعمل الشاق لإعداد الحالات التجريبية - حالات الكم التي تستخدم لتقييم الكميات الماديةيحلل الكمبيوتر الكلاسيكي نتائج هذه التقييمات ، بهدف تحسين بعض المعلمات القابلة للتعديل (المتغيرة) التي تعتمد عليها حالات التجربةيقترح هذا الكمبيوتر بعد ذلك المعلمات المحسّنة على زميله الكمومي في حلقة التغذية الراجعةفي الدراسة ، يحتوي الجهاز الكمّي على خط للأيونات الذرية التي يمثل كل منها غالبًايمكن استخدام هذه الأيونات المحتجزة في عمليات المحاكاة التناظرية للأنظمة الكمومية الأخرى ، والتي يمكن أن تكون مختلفة تمامًا عن الأيونات نفسها.

يستخدم كوكيل وزملاؤه هذه المجموعة لإجراء محاكاة كمية للحالة الأرضية للإلكترونات مقرونة بالضوء - وهو نظام موصوف بنظرية الديناميكا الكهربائية الكمية في بعد مكاني واحدشارك بعض المؤلفين في أول محاكاة رقمية لهذه النظرية ، على كمبيوتر كمومي عالمي رباعي qubit 2 . على النقيض من ذلك ، يتضمن الإعداد الحالي ما يصل إلى 20 بتوعلى الرغم من أنه غير عالمي ، إلا أنه يمكن استخدام نفس جهاز محاكاة الكم التناظرية لدراسة مجموعة واسعة من النماذج التي يمكن تعريفها على الشبكة في فيزياء المواد المكثفة والطاقة العاليةهذه التطبيقات مقيدة فقط بالمتطلبات العامة ، مثل تماثلات النظام المادي المطلوب محاكاته.

تم عرض خوارزميات هجائية كلاسيكية مماثلة ، باستخدام ما يصل إلى ستة بتات ، في كيمياء الكم ، وفيزياء المواد المكثفة وفيزياء الطاقة العالية 3 - 5 . فيما يتعلق بالخاصية الرئيسية لإمكانية التوسع ، يمكن أن تكون القدرات الحاسوبية للكمبيوتر التقليدي المعني مقيدة للغايةومع ذلك ، كوكيل وآخرونإظهار طريقة واعدة للمضي قدمًا ، والتي تستند أساسًا إلى تحديد واستخدام التماثلات المادية التقريبية لتقليل عدد المعلمات المتغيرة التي يلزم تحديدها بواسطة الكمبيوتر الكلاسيكي.

يتناول كوكيل وزملاؤه أيضًا السؤال الحاسم المتمثل في كيفية التحقق من صحة نتائج محاكاة الكم الواسعة النطاقبالإضافة إلى حساب متوسط طاقة الحالة الأساسية في تركيبتها ، يحسب المؤلفون مقدار الطاقة المتفاوتة من هذه القيمة المتوسطةوجدوا أن التباين صغير بدرجة كافية حتى يمكن اعتبار النتائج موثوقةقد لا تبدو طاقة الحالة الأرضية للديناميكا الكهربائية الكمومية هي أفضل مثال لإظهار قوة منهج المؤلفين - من حيث المبدأ ، يمكن الحصول على النتائج في هذه الحالة على أي كمبيوتر عادي باستخدام تقنيات محاكاة كلاسيكية قياسيةلكن هذه الحقيقة بالتحديد هي التي تجعل المثال حالة اختبار قيمة.

هناك العديد من المشكلات الملحة الأخرى التي يمكن أن تكون أجهزة المحاكاة التي تتضمن أجهزة الكم التناظرية فيها مغيّرة للألعابمثال على هذه المشكلة هو نموذج Hubbard 6، وهو نموذج لديناميات الإلكترونات مرتبة على شبكة دوريةعلى الرغم من بساطته وإمكانية استخدامه في مجموعة متنوعة من التطبيقات التكنولوجية ، لا يزال نموذج هوبارد يمثل مشكلة صعبة بشكل عامالإلكترونات هي فرميونات - جزيئات لها خاصية رئيسية هي أن واحدة منها فقط يمكنها أن تشغل حالة كمية معينة في أي وقت معينيتم محاكاة مثل هذا السلوك بكفاءة أكبر باستخدام جهاز تمثيلي ، بدلاً من جهاز رقميإنه احتمال مثير للتطبيقات المستقبلية التي يمكن دمجها fermions في Kokail ومجموعة الزملاء تنوعا ، وذلك بمساعدة معالج الكم الذي يحتوي على ذرات fermionic ultracold.

بشكل عام ، يمكن أن تكون أجهزة محاكاة الكم التناظرية على نطاق واسع أكثر تنوعًا مما كان متوقعًا على أساس سلوكها مع عدد قليل من البتاتوذلك لأن أنظمة الكم العديدة للجسم يمكن أن تتصرف بشكل مختلف تمامًا عن الأنظمة القليلة للجسمعلى سبيل المثال ، في الفيزياء ذات الطاقة العالية ، يعد الفراغ "الفارغ" بالفعل نظامًا كميًا معقدًا يتطلب عددًا كبيرًا من البتات لمحاكاة ذلكومع ذلك ، فقط مجموعة فرعية صغيرة من التفاصيل المجهرية للنظرية الأساسية هي ذات الصلة لحساب الخصائص الفيزيائية القابلة للقياس ، وذلك باستخدام مفهوم يعرف باسم برنامج إعادة التوحيد لنظرية مجال الكم 7 . نتيجة لذلك ، بالنسبة لمحاكاة الكم التناظرية لمثل هذه النظرية الأساسية ، فإن العديد من الخصائص التفصيلية للجهاز ليس لها أي تأثير على نتائج المحاكاة.

الحالة القصوى هي عندما تصبح ديناميات النظام الكمي للعديد من الجسم "عالمية" بالكاملهنا ، تعني العالمية أن بعض الخصائص القابلة للقياس لا تعتمد على التفاصيل المجهريةبعد ذلك ، يمكن استخدام جهاز كم تناظري واحد لمحاكاة جميع الأنظمة الفيزيائية التي تنتمي إلى نفس فئة العالمية ، مع مراعاة المتطلبات العامة فقط مثل التماثل الماديهذا المفهوم راسخ لبعض الخصائص الأرضية أو الثابتةولكن تم توسيع الشمولية الآن لتشغيل عمليات محاكاة الكم التناظرية للجوانب الديناميكية بعيدة عن الحالة الأساسية ، مثل ديناميات الكون المبكر ، بمساعدة ذرات فائقة السرعة 8 ، 9 .

كما يشير كوكيل وزملاؤه ، فإن التطورات المستقبلية قد تسد أو حتى تسد بعض الفجوات بين مفاهيم محاكاة الكم التناظرية الرقميةعمل المؤلفين هو خطوة أساسية في هذا الاتجاه.

 

 

المزيد من علوم وتكنولوجيا

Add to your del.icio.us Digg this story StumbleUpon Twitter Twitter Post on Facebook :شارك على