Təsadüfiliyi başa düşmək bir çox sahədə çox vacibdir. Kompüter elmləri və mühəndislikdən kriptoqrafiya və hava proqnozuna qədər təsadüfiliyi öyrənmək və şərh etmək bizə real dünya hadisələrini simulyasiya etməyə, alqoritmləri tərtib etməyə və qeyri-müəyyən vəziyyətlərdə nəticələri proqnozlaşdırmağa kömək edir.

Təsadüfilik kvant hesablamalarında da vacibdir, lakin onun yaradılması adətən çoxlu sayda əməliyyatları əhatə edir. Bununla belə, Tomas Şuster və Kaliforniya Texnologiya İnstitutundakı həmkarları nümayiş etdirdilər ki, kvant kompüterləri əvvəllər düşünüldüyündən daha asan təsadüfi yarada bilirlər.

Və bu yaxşı xəbərdir, çünki tədqiqat daha sürətli və daha səmərəli kvant kompüterlərinə yol aça bilər.

Kvant dünyasında qarışıqlıq

Məlumatı “bit”lərlə (sıfırlar və ya birlərlə) kodlayan klassik kompüterlərdən fərqli olaraq , kvant hesablamasında əsas məlumat vahidi kvant biti və ya kubitdir. Bu kubitləri təsadüfi konfiqurasiyalarda təşkil etmək və ya qarışdırmaq, elm adamlarının kvant kompüterlərinin klassik kompüterlərdən necə üstün ola biləcəyini nümayiş etdirmələrinin bir yoludur. Bu, kvant üstünlüyü kimi tanınır.

Qubitləri qarışdırmaq bir az oyun kartlarını qarışdırmağa bənzəyir. Nə qədər çox əlavə etsəniz, bir o qədər çətinləşir və proses bir o qədər uzun çəkir.

Həmçinin, siz kvant dünyasında nə qədər çox qarışdırsanız, hər bir qubitin zərif kvant vəziyyətini pozmaq şansınız bir o qədər çox olar. Bu səbəbdən, təsadüfiliyə əsaslanan tətbiqləri yalnız kiçik kvant kompüterlərinin idarə edə biləcəyi düşünülürdü.Məqaləmizin əsas nəticəsinin icmalı. Biz göstəririk ki, qısa zamanlı, yəni aşağı dərinlikli kvant dövrələri eksponensial zaman təsadüfi unitar əməliyyatlarından sürətlə fərqlənə bilməz. Kredit: Tomas Şuster, Jonas Haferkamp, ​​Hsin-Yuan Huang

Kaliforniya Texnologiya İnstitutunun komandası bu təsadüfi qubit konfiqurasiyalarının daha az qarışdırmaqla istehsal oluna biləcəyini göstərir. Yaxşı, bunu necə etdilər?

Onlar bir qrup qubitin daha kiçik bloklara bölünməsini təsəvvür etdilər və sonra hər blokun təsadüfilik yarada biləcəyini riyazi olaraq sübut etdilər .

“Science” jurnalında öz tədqiqatlarını təsvir edən komanda, orijinal kubit ardıcıllığının yaxşı qarışdırılmış versiyasını yaratmaq üçün bu kiçik kubit bloklarının necə “yapışdırılacağını” göstərdi.

Nəticədə, daha böyük kvant sistemlərində təsadüfi düzülmüş qubit ardıcıllıqlarından istifadə etmək mümkün ola bilər . Bu o deməkdir ki, kriptoqrafiya, simulyasiyalar və bir sıra digər real proqramlar kimi tapşırıqlar üçün daha güclü kvant kompüterləri qurmaq daha asan ola bilər.Nəticələrimizin bir neçə tətbiqinin təsviri. (Solda) Biz göstəririk ki, kvant cihazlarının müqayisəsi üçün məşhur protokol, klassik kölgə tomoqrafiyası əvvəllər düşünüldüyündən daha az resursla həyata keçirilə bilər. (Orta) Nəticələrimiz topoloji nizam kimi maddənin kvant fazalarının tanınmasının mürəkkəbliyi üçün də təəccüblü təsirlərə malikdir. Biz sübut edirik ki, kvant vəziyyətinin topoloji qaydası heç bir kvant və ya klassik hesablama ilə effektiv şəkildə tanınmır. (Sağda) Nəticələrimiz həmçinin göstərir ki, zamanı geri qaytarmaq qabiliyyətinə malik kvant təcrübələri, zamanın dəyişməsi olmadan aşkar etmək üçün eksponensial resurslar tələb edən kvant dinamikasının xüsusiyyətlərini aşkar edə bilər. Kredit: Tomas Şuster, Jonas Haferkamp, ​​Hsin-Yuan Huang

Daha dərin təsirlər

Tədqiqatçılar həmçinin inanırlar ki, onların tapıntıları daha da dərin bir şeyə işarə edir. Məhz, təbiətdə müşahidə edə biləcəyimiz şeylər üçün əsas məhdudiyyətlər ola bilər, çünki kvant sistemləri məlumatı inanılmaz dərəcədə tez gizlədir.

“Nəticələrimiz göstərir ki, bir neçə fundamental fiziki xassələri – təkamül vaxtı, maddənin fazaları və səbəb-nəticə quruluşunu – adi kvant təcrübələri vasitəsilə öyrənmək çətindir. Bu, fiziki müşahidənin özünün təbiəti ilə bağlı dərin suallar yaradır.”

Müəllifimiz Pol Arnold tərəfindən sizin üçün yazılmış , Endryu Zinin tərəfindən redaktə edilmiş — bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu hesabat sizin üçün əhəmiyyət kəsb edirsə, lütfən, ianə (xüsusilə aylıq) nəzərdən keçirin. Siz təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Daha çox məlumat: Thomas Schuster et al, Random unitaries in son dərəcə aşağı dərinlik, Elm (2025). DOI: 10.1126/science.adv8590

Naoki Yamamoto et al, Shrinking quantum randomization, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adz0147

Jurnal məlumatı: Elm 

© 2025 Science X Network