به نقل از «آنا»

فراتر از شبیه‌سازی: بهره‌گیری از توانایی پخش کوانتومی مجازی

تاریخ انتشار: ۶ فروردین ۱۴۰۳ | کد خبر: ۴۰۰۰۹۵۲۷

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا، دانشمندان در یک مطالعۀ پیشگامانه که نتایج آن در مجلۀ بررسی‌های فیزیکی (Physical Review Letters) منتشر شده، مفهوم «پخش کوانتومی مجازی» (virtual quantum broadcasting) را معرفی کردند.

بدین ترتیب دانشمندان توانستند روش جدیدی برای دور زدن قضیه دیرپای عدم شبیه‌سازی در مکانیک کوانتومی پیشنهاد کنند.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

چرا نمی‌توانیم از اطلاعات رونوشت بگیریم؟

مکانیک کوانتومی، با اینکه فوق‌العاده قدرتمند است، به گونه‌ای طراحی شده که از تکرار یا رونوشت گرفتن از اطلاعات جلوگیری می‌کند. یک حالت کوانتومی تمام اطلاعات مربوطه را در سیستم محصور می‌کند و در هنگام اندازه‌گیری یا مشاهده به یکی از نتایج احتمالی اندازه‌گیری تغییر می‌کند.

این بدان معنی است که ما نمی‌توانیم از یک حالت رونوشت بگیریم، زیرا برای انجام این کار باید آن را اندازه‌گیری کنیم. این اصل به عنوان قضیه عدم شبیه‌سازی شناخته می‌شود. به عبارت ساده‌تر، نمی‌توان از اطلاعات کوانتومی، مانند داده‌های معمولی، رونوشت تهیه و آن را جایگذاری کرد.

این محدودیت مانع مهمی برای سیستم‌های ارتباطی کوانتومی است که به توانایی کارآمد برای انتقال و بازتولید اطلاعات کوانتومی متکی هستند.

هدف این تیم تحقیقاتی یافتن راه‌حلی برای این مشکل اساسی است که در قضیه عدم شبیه‌سازی ارائه شده است. هدف آنها مطالعۀ تکامل حالات کوانتومی در طول زمان و درک معنای این گذاره برای حالات کوانتومی خالص بود که می‌گوید «همبستگی به معنای علیت نیست».

پخش کوانتومی مجازی

این تحقیق به رهبری تیمی متشکل از اساتید آرتور پارزیگنات (Arthur Parzygnat)، جیمز فولوود (James Fullwood)، فرانچسکو بوشمی (Francesco Buscemi) و جولیو چیریبلا (Giulio Chiribella)، ایجاد نسخه‌های همبسته از حالت‌های کوانتومی را در طول زمان بررسی می‌کند و بدین ترتیب راه‌های جدیدی را برای پردازش اطلاعات کوانتومی باز می‌کند.

قضیۀ عدم ‌شبیه‌سازی، همانندسازی مستقیم اطلاعات کوانتومی را ممنوع می‌کند و چالشی را برای سیستم‌های ارتباطی کوانتومی ایجاد می‌کند. بر خلاف روش‌های کپی مرسوم، پخش کوانتومی مجازی به صورت مجازی عمل می‌کند و بین نمونه‌هایی از حالت‌های کوانتومی بدون همانندسازی فیزیکی ارتباط برقرار می‌کند. این روش از نقض اصول اساسی مکانیک کوانتومی جلوگیری می‌کند.

این مطالعه یک نقشۀ پخش مجازی منحصر به فرد ایجاد می‌کند که سه اصل کلیدی مربوط به چارچوب مرجع، تقارن و حفظ اطلاعات کلاسیک را برآورده می‌کند. محققان نشان می‌دهند که چگونه می‌توان با استفاده از یک شبیه‌ساز جهانی به تقریب فیزیکی این نقشه دست یافت. آنها همچنین یک فرآیند تجزیه شامل پروتکل‌های اندازه‌گیری و آماده‌سازی برای تولید نسخه‌های مجازی از حالت‌های کوانتومی را ترسیم می‌کنند.

نکته مهم این است که این مطالعه بر هم ارزی بین نقشۀ پخش مجازی و توابع تکامل زمانی تاکید می‌کند و یک جنبۀ مکانی-زمانی را برای انتقال اطلاعات کوانتومی نشان می‌دهد. این بینش فرصت‌های جدیدی را برای محاسبات کوانتومی، اطلاعاتی و کدگذاری باز می‌کند.

یکی از کاربردهای قابل توجه این یافته‌ها، افزایش امنیت ارتباطات کوانتومی است، چنانچه بدین ترتیب می‌توان تکنیک‌های استراق سمع را شناسایی کرد و اقداماتی متقابل در برابر آنها انجام داد. محققان پیشنهاد می‌کنند که پخش مجازی می‌تواند ساختارهای پنهان در فناوری اطلاعات کوانتومی را آشکار کند و به طور بالقوه به سؤالات اساسی در نظریه کوانتومی پاسخ دهد.

این مطالعه پیشرفتی در پردازش اطلاعات کوانتومی محسوب می‌شود و دیدگاه جدیدی را در مورد تکامل حالات کوانتومی در طول زمان ارائه می‌کند. همانطور که پروفسور بوشمی اشاره می‌کند، این کار ممکن است منجر به کاوش در زمینه‌هایی در نظریه کوانتومی شود که پیشتر غیرمتعارف تلقی می‌شد و این امر می‌تواند بینش‌هایی را در مورد دقت دستگاه‌های کوانتومی و سایر پدیده‌های اساسی نوید دهد.

انتهای پیام/

منبع: آنا

کلیدواژه: پخش فیزیک کوانتوم ارتباطات اطلاعات کوانتومی اندازه گیری شبیه سازی

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت ana.press دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «آنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۴۰۰۰۹۵۲۷ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

هوش مصنوعی چگونه به بهینه سازی انرژی به کمک می‌کند؟

مرتضی تقوایی نائب رئیس هیئت مدیره انجمن شرکت‌های دانش‌بنیان استان خراسان رضوی و مدیرعامل یک شرکت دانش بنیان فعال در زمینه هوش مصنوعی در گفت‌وگو با خبرنگار آنا پیرامون استفاده از هوش مصنوعی در بهینه‌سازی مصرف انرژی گفت: بعضی صنایع ساده هستند و نیاز به هوش پیچیده‌ای ندارد، هوش مصنوعی یا «تحقیق در عملیات» در اکثر صنایع بزرگ پالایشگاه، معادن سیمان، فولاد و آب که پیچیدگی دارد قابل استفاده است.

مدیرعامل این شرکت دانش بنیان ادامه داد: بهینه‌سازی مصرف انرژی در سه محور تجهیزات محور، فرایند محور و بهره‌برداری قابل انجام است. در ابتدا تجهیزاتی که در فرایند، انرژی برهستند و صنایع بالا دستی با آن مواجه می‌شوند انتخاب و با در نظر گرفتن مکمل‌های تجهیزات، مصرف آن نسبت به حالت عادی کمتر می‌شود که آب، برق، گاز، صنایع معدنی و خانگی را شامل می‌شود.

وی در ادامه افزود: مورد بعدی فرایند محوراست یعنی افزایش بهره‌وری انرژی با بهینه سازی فرایند‌ها که در صنایع فرایندی مثل آب، پتروشیمی، پالایشگاه کاربرد دارد به این صورت که با چه فرایندی برق یا آب برسانیم که هدررفت کمتر و فرآیند بهینه‌ای باشد که هر دو در بهره برداری تاثیر دارد.

تقوایی بیان کرد: باتوجه به بزرگی داده‌ها در صنایع تصمیم گیری برای اپراتور سخت است که در زمان‌های بحران بهترین تصمیم را بگیرد، اما با استفاده از هوش مصنوعی این اتفاق به سرعت و در کسری از ثانیه می‌افتد مثلا در صنعت آب در ابتدا بهره برداری با کیفیت خوب باید صورت انجام شود و پس از آن بهینه سازی مصرف انرژی صورت بگیرد.

وی در ادامه گفت: همین اتفاقات در صنعت برق، گاز و در صنایع معدنی رخ می‌دهد چون تعداد پارامتر‌هایی که باید برای تصمیم گیری شود زیاد است و ذهن انسان کشش این تعداد داده را ندارد که بتواند بر مبنای آن بهترین تصمیم را بگیرد. بنابراین هوش مصنوعی می‌تواند با انجام اولویت‌بندی‌های مورد نظر در آن صنعت بهترین تصمیم را بگیرد.

مدیرعامل این شرکت دانش بنیان ادامه داد: مثلا اولویت اول تامین آب است به طوری‌که درابتدا بتوانیم آب با کیفیتی را تهیه کنیم و پس از آن با نگهداری مناسب بهره برداری بهتر هم صورت بگیرد و در نهایت با تحقق این موارد انرژی بهینه مصرف شود. برای شهر بزرگی مثل مشهد ۷۰۰ هزار معادله در ۷۰۰ هزار متغیر وجود دارد که ذهن انسان امکان حل همچین موردی را ندارد . هوش مصنوعی عملا با سیستم‌هایی مثل «دی اس اس» (سیستم‌های تصمیم یار) به اپراتور کمک می‌کند که در هر لحظه تصمیم بهینه بگیرد؛ یعنی بر اساس توان هوش مصنوعی و پارامتر‌های موجود به مدیریت شرایط بحران کمک می‌کند که بتواند در هر شرایطی اولویت‌های تعیین و در نهایت انرژی تامین کند.

تقوایی در ادامه بیان کرد: بهره‌برداری تقریبا اثری یک دهم نسبت به دو مورد تجهیزات و فرایند دارد یعنی هرچقدر فرایند و تجهیزات خوبی داشته باشیم ولی بهره برداری خوبی نداشته باشیم باز هم انرژی بالایی مصرف کردیم.  

مدیرعامل این شرکت دانش بنیان با اشاره به اینکه اگر بهره‌برداری خوبی داشته باشیم نتایج بسیار خوبی نیز مشاهده می‌کنیم افزود: این نتایج مثبت شامل بازگشت سرمایه در کمتر از۶ماه است، چون استفاده از هوش مصنوعی در فرآیند پارامتر‌ها‌ی زیادی علاوه بر انرژی بهینه را می‌کند و در نهایت باعث نتیجه مطلوب و رضایت بهره بردار و مصرف بیهنه انرژی می‌شود.

انتهای پیام/