این موفقیت می‌تواند آینده طراحی سخت‌افزارهای کوانتومی را متحول کرده و هزینه‌های توسعه آن‌ها را به شکل محسوسی کاهش دهد.

عبور از مرزهای محاسبات کلاسیک با بهره‌گیری از هوش الگوریتمی

این پروژه علمی توانست مدار ۵۳ کیوبیتی Sycamore را که شامل ۲۰ لایه عملیاتی بود، با موفقیت بازسازی کند. راز این موفقیت در بهینه‌سازی الگوریتم‌های موازی و استفاده از تکنیک‌های پیشرفته‌ای مانند شبکه تانسوری (Tensor Network) نهفته است؛ الگوریتم‌هایی که ساختار پیچیده مدار را به بخش‌های کوچک‌تری تقسیم کرده و امکان پردازش آن را با منابع کمتر فراهم کردند.

تکنیک‌های بهینه‌سازی حافظه و پردازش در سطح کلان

یکی از چالش‌های اصلی در شبیه‌سازی مدارهای کوانتومی، نیاز گسترده به حافظه است. برای غلبه بر این مشکل، پژوهشگران از روش برش‌زنی (Slicing) بهره گرفتند؛ روشی که شبکه تانسوری را به اجزای قابل کنترل تقسیم می‌کند و نیاز به منابع را تا حد زیادی کاهش می‌دهد. این تکنیک، به همراه اصلاح هوشمند ترتیب شاخص‌های تانسوری و بهینه‌سازی ارتباطات بین پردازنده‌ها، نقش کلیدی در اجرای موفق پروژه ایفا کرد.

افزایش دقت خروجی با استفاده از الگوریتم نمونه‌برداری Top-K

در این پروژه، از روش نمونه‌برداری Top-K برای انتخاب محتمل‌ترین خروجی‌های بیتی استفاده شد؛ روشی که نه تنها دقت را افزایش می‌دهد، بلکه شاخص XEB (Cross-Entropy Benchmarking) را نیز بهبود می‌بخشد. این شاخص، میزان شباهت نتایج شبیه‌سازی با خروجی واقعی یک مدار کوانتومی را نشان می‌دهد.

برای اطمینان از درستی روش، تیم تحقیقاتی، آزمایش‌هایی را روی مدارهای تصادفی کوچک‌تر (از جمله مدار ۳۰ کیوبیتی با ۱۴ لایه) انجام داد. نتایج، نشان‌دهنده هم‌خوانی بالا با مدل‌های نظری و اعتبار الگوریتم‌های توسعه‌یافته بود. این آزمون‌ها همچنین تأیید کردند که روش Top-K می‌تواند دقت خروجی را به طرز چشم‌گیری افزایش دهد.

بهره‌گیری از منابع محاسباتی سنگین و پیکربندی پیشرفته

شبیه‌سازی اصلی با استفاده از خوشه‌ای از گره‌های پردازشی، هر یک دارای حافظه ۸۰ گیگابایتی و ترکیب‌بندی ۸x۸۰ گیگ، انجام شد. این زیرساخت قوی، زمینه‌ای فراهم کرد تا تیم تحقیقاتی به سطح جدیدی از بهره‌وری در محاسبات کوانتومی کلاسیک دست یابد.

چشم‌انداز آینده: از شبیه‌سازی تا توسعه سیستم‌های کوانتومی

موفقیت در شبیه‌سازی مدار Sycamore نشان می‌دهد که سیستم‌های کلاسیک هنوز هم می‌توانند در رقابت با کامپیوترهای کوانتومی حرفی برای گفتن داشته باشند. با بهینه‌سازی بیشتر الگوریتم‌ها و افزایش قدرت سخت‌افزاری، مسیر برای شبیه‌سازی مدارهای بزرگ‌تر با صدها کیوبیت هموارتر خواهد شد. این پژوهش که در نشریه National Science Review منتشر شده، نقطه عطفی در مسیر پیشرفت محاسبات کوانتومی به‌شمار می‌آید و افق جدیدی را در این حوزه می‌گشاید.

اگر علاقه‌مند دنیای تکنولوژی هستید حتما شبکه‌های اجتماعی فیسیت را در اینستاگرام، تلگرام، روبیکا، توییتر و آپارات را دنبال کنید.