رایانه‌های کوانتومی به گفتن یکی از امیدوارکننده‌ترین مرزها در علم و فناوری ظاهر شده‌اند و پتانسیل تحول‌آفرینی را در عرصه‌هایی همانند رمزنگاری، مراقبت‌های بهداشتی و علم مواد اراعه خواهند داد اما به رغم تعداد بسیاری از مطرح‌ها و اصول عملیاتی که مورد بازدید قرار می‌گیرند، یک سوال کلیدی نقل می‌شود و آن سوال این است که چطور تعیین کنیم کدام رایانه کوانتومی بهترین کارکرد را دارد.

به نقل از ادونسد ساینس نیوز، «رنه زاندر»(René Zander) و «کالین کای اووه بکر»(Colin Kai-Uwe Becker) پژوهشگران «موسسه سیستم‌های ارتباطی باز فراونهوفر»(FOKUS) در آلمان، یک روش تازه را برای محک زدن رایانه‌های کوانتومی نظر کرده‌اند. روش آنها بر برسی توانایی سیستم‌های کوانتومی در تشکیل حالت‌های درهم‌تنیدگی بین کیوبیت‌ها متمرکز است. این یک عامل کلیدی در دستیابی به کارآیی و قوت است که رایانه‌های کوانتومی را از همتایان کلاسیک خود نزدیک می‌کند.

پژوهشگران در این پروژه، روشی را برای منفعت گیری از معیارهای درهم‌تنیدگی کارآمد به منظور تحلیل ویژگی‌های درهم‌تنیدگی حالت‌های کوانتومی خاص کیوبیت‌ها ترسیم کردند.

برخلاف رایانه‌های کلاسیک که برای پردازش اطلاعات به بیت‌های ۰ و ۱ متکی می باشند، رایانه‌های کوانتومی از کیوبیت‌ها منفعت گیری می‌کنند. کیوبیت‌ها می‌توانند در حالت برهم‌نهی وجود داشته باشند و این بدان معناست که ترکیبی از ۰ و ۱ را به طور هم‌زمان نشان خواهند داد. این ویژگی به رایانه‌های کوانتومی امکان می‌دهد تا تعداد بسیاری از نتایج را هم‌زمان پردازش کنند و برای کارهایی همانند همانند‌سازی سیستم‌های پیچیده یا حل مشکلات رمزنگاری آماده شوند که حل کردن آنها برای رایانه‌های کلاسیک بعضی اوقات اوقات صدها سال طول می‌کشد.

یکی دیگر از مزایای کلیدی رایانه‌های کوانتومی، درهم‌تنیدگی است؛ اتفاق‌ای که در آن کیوبیت‌ها طوری به هم متصل خواهد شد که حالت یک کیوبیت بدون در نظر گرفتن فاصله فیزیکی بلافاصله بر حالت کیوبیت دیگر تأثیر می‌گذارد. درهم‌تنیدگی برای مهار قوت محاسباتی کامل سیستم‌های کوانتومی الزامی است و امکان پردازش کارآمدتر ماموریت های پیچیده را فراهم می‌کند. این ویژگی به رایانه‌های کوانتومی امکان می‌دهد تا کیوبیت‌ها را به راه حلهای زیاد پیچیده هماهنگ کنند و آنها را قادر می‌سازد تا مسائل خاص را زیاد کارآمدتر از رایانه‌های کلاسیک حل کنند.

اگر کیوبیت‌ها به جای همکاری با یکدیگر به طور جدا گانه عمل کنند، قوت کامل امکانات ترکیبی آنها از دست می‌رود و تنها قسمت کوچکی از پتانسیل آنها منفعت گیری می‌شود. زاندر او گفت: از این رو، با درهم‌تنیدگی کیوبیت‌ها می‌توانیم به فضای حالت کامل پی ببریم و از همبستگی‌های کوانتومی برای تنظیم حالت تعداد بسیاری از کیوبیت‌ها به طور هم‌زمان منفعت گیری کنیم.

این پژوهش در مجله «Advanced Quantum Technologies» به چاپ رسید.