تعد أجهزة الكمبيوتر الكمومية بمحاكاة مباشرة للأنظمة التي تحكمها مبادئ الكم، مثل الجزيئات أو المواد؛ لأن البتات الكمومية نفسها هي أشياء كمومية.
خصائص عمليات المحاكاة باستخدام الكمبيوتر الكمي
- أظهرت التجارب الحديثة قوة هذه الأجهزة عند أداء المهام المختارة بعناية، لكن أظهرت دراسة جديدة أنه بالنسبة للمشكلات التي تهم العالم الحقيقي، مثل حساب حالات الطاقة لمجموعة من الذرات، فإن المحاكاة الكمومية ليست أكثر دقة من تلك الخاصة بالحواسيب الكلاسيكية، وتقدم النتائج معيارًا للحكم على مدى قرب أجهزة الكمبيوتر الكمومية من أن تصبح أدوات مفيدة للكيميائيين وعلماء المواد.
- اقترح ريتشارد فاينمان فكرة الحواسيب الكمومية في عام 1982، مشيرًا إلى أنه يمكن استخدامها لحساب خصائص المادة الكمومية، واليوم تتوفر المعالجات الكمومية بعدة مئات من البتات الكمومية (كيوبتات).
- ويمكن لبعضها من حيث المبدأ تمثيل الحالات الكمية التي يستحيل ترميزها في أي جهاز كلاسيكي، وأظهر معالج الجميز الذي يبلغ حجمه 53 كيلوبت إمكانية إجراء العمليات الحسابية في غضون أيام قليلة والتي قد تستغرق آلاف السنين على أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية الحالية.
- ولكن هذه الميزة الكمومية تتحقق فقط لمهام حسابية مختارة تلعب دورًا في قوة هذه الأجهزة، ويتم تحديد الحالات الإلكترونية الأرضية والإثارة منخفضة الطاقة للنظامين من خلال كيفية تفاعل دوران الإلكترون للذرات مع بعضها البعض.
- يمكن تشفير هذه السبينات في كيوبتات مفردة ومحاكاة تفاعلاتها عن طريق اقتران الكيوبتات في الدوائر التي تعكس هياكل النظامين.
- أحد العقبات الرئيسية أمام عمليات المحاكاة الكمومية الدقيقة هو ضوضاء الكم، وأخطاء عشوائية في كل من تبديل البوابات، التي تؤدي عمليات منطقية كمومية وفي قراءة حالات إخراجها.
- تتراكم هذه الأخطاء وتحد من عدد عمليات البوابة التي يمكن للحساب أن يسنها قبل أن تهيمن الضوضاء، ووجد الباحثون أن عمليات المحاكاة بأكثر من 300 بوابة طغت عليها الضوضاء، ولكن كلما كان النظام أكثر تعقيدًا زادت الحاجة إلى المزيد من البوابات.
- تحتوي مجموعة Fe-S، على سبيل المثال، على تفاعلات طويلة المدى بين الدورات، ولكي يتم تمثيلها بدقة، تتطلب مثل هذه التفاعلات العديد من البوابات.
