นักฟิสิกส์แก้ปัญหาควอนตัมบนแล็ปท็อปทั่วไป

นักวิจัยจาก Flatiron Institute ในเครือ Simons Foundation และ Boston University สามารถแก้ปัญหาฟิสิกส์ควอนตัมบนแล็ปท็อปทั่วไปได้ ซึ่งก่อนหน้านี้เคยเชื่อว่าต้องใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมเท่านั้น ทีมงานใช้เทนเซอร์เน็ตเวิร์กเพื่อบีบอัดฟังก์ชันคลื่นของคิวบิตที่พัวพันกันหลายร้อยตัว และผลลัพธ์ที่ได้ตรงกับการคาดการณ์ทางทฤษฎี

ปัญหาที่ต้องใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัม

การจำลองพฤติกรรมของคิวบิตที่พัวพันกันจำนวนมากเป็นเรื่องยากสำหรับคอมพิวเตอร์แบบคลาสสิก เมื่อจำนวนคิวบิตเพิ่มขึ้น ปริมาณข้อมูลที่ต้องใช้ในการอธิบายสถานะควอนตัมของพวกมันก็เพิ่มขึ้นแบบทวีคูณ สำหรับคิวบิตหลายร้อยตัว ข้อมูลดังกล่าวจะเกินหน่วยความจำของเครื่องคลาสสิกใดๆ นั่นคือเหตุผลที่การจำลองเช่นนี้ถูกมองว่าเป็นงานสำหรับคอมพิวเตอร์ควอนตัม ซึ่งจัดการกับการพัวพันได้โดยธรรมชาติ

เทนเซอร์เน็ตเวิร์กทำให้เป็นไปได้อย่างไร

ทีมงานที่ Center for Computational Quantum Physics หันมาใช้เทนเซอร์เน็ตเวิร์ก ซึ่งเป็นเครื่องมือทางคณิตศาสตร์ที่สามารถแสดงสถานะควอนตัมขนาดใหญ่ในรูปแบบที่บีบอัดได้ โดยใช้ประโยชน์จากโครงสร้างของการพัวพัน พวกเขาลดฟังก์ชันคลื่นให้มีขนาดที่พอดีกับหน่วยความจำของแล็ปท็อป การบีบอัดไม่ได้ทำให้ความแม่นยำลดลง ผลลัพธ์จากแล็ปท็อปตรงกับการคาดการณ์ทางทฤษฎีอย่างแม่นยำ

ผลลัพธ์จากแล็ปท็อปหมายถึงอะไร

งานนี้แสดงให้เห็นว่าปัญหาควอนตัมบางอย่างสามารถแก้ไขได้ด้วยวิธีการแบบคลาสสิก ซึ่งอาจขยายขอบเขตของปัญหาที่สามารถแก้ไขได้โดยไม่ต้องใช้ฮาร์ดแวร์ควอนตัม มันไม่ได้หมายความว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมล้าสมัย — พวกมันยังคงโดดเด่นในงานต่างๆ เช่น การแยกตัวประกอบจำนวนมากหรือการจำลองระบบควอนตัมบางอย่าง แต่สำหรับการจำลองเฉพาะ อัลกอริทึมคลาสสิกที่เลือกสรรมาอย่างดีสามารถไปได้ไกลกว่าที่คาดไว้

นักวิจัยยังไม่ได้ประกาศขั้นตอนต่อไป แต่วิธีการนี้อาจนำไปใช้กับระบบควอนตัมอื่นๆ คำถามตอนนี้คือ มีปัญหาอื่นอีกกี่ปัญหาที่เคยคิดว่าต้องใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัม ซึ่งจริงๆ แล้วอาจแก้ได้บนแล็ปท็อป