Bir kuantum bilgisayarı satrançtaki n-vezir problemini çözmek için sadece birkaç quanta gerektirir
Innsbruck Üniversitesi'nden fizikçiler, kuantum bilgisayarların optimizasyon problemlerini çözmede klasik süper bilgisayarlardan üstün olduğunu kanıtlayabilecek yeni bir model önerdiler. Yeni bir araştırma makalesi, büyük bir satranç tahtası için bile satrançtaki n-vezir problemini çözmek için sadece birkaç kuantum parçacığının yeterli olduğunu kanıtlıyor. N vezir problemi matematiksel bir görevdir Büyük matematikçi Carl Friedrich Gauss bu problemi çözmek için yola çıktı, ancak şaşırtıcı bir şekilde doğru cevabı bulamadı.
Buradaki zorluk, iki kraliçenin birbirini tehdit etmemesi için 8'e 8 klasik satranç tahtasında 8 vezirin nasıl düzenleneceğidir. Matematiksel olarak konuşursak, 92 farklı düzenleme olduğunu belirlemek nispeten kolaydır. 25'e 25'lik bir satranç tahtasında, halihazırda 2 milyardan fazla olasılık vardır ve bu sayının hesaplanması tek başına 53 yıllık ana bilgisayar bilgisayarın CPU süresini alacaktır. Bazı kraliçeler zaten sahadaysa ve belirli köşegenlerde kimse yoksa, görev daha zor hale gelir. Yeni araştırmalar, bu ek kısıtlamalarla, klasik matematiksel algoritmaların artık 21 kraliçe problemini makul bir süre içinde çözemediğini gösteriyor.
Innsbruck Üniversitesi Teorik Fizik Bölümü'nden ve Avusturya Bilimler Akademisi Kuantum Optik ve Kuantum Enformasyon Enstitüsü'nden Wolfgang Lechner şunları söyledi: Bu konuya rastladım ve kuantum fiziğinin burada gerçekten bundan yararlanabileceğini düşünüyorum. . Reiner, Helmut Ritsch, Ph.D. öğrencileri Valentin Torggler ve Philipp Aumann ile birlikte, kuantum fiziğinin harika bir örneği olan bir kuantum satranç tahtası geliştirdi. Yardımla, Kraliçenin gizemi deneylerle çözülebilir.
Atomdan satranç kraliçesine
Aynı zamanda Innsbruck'un Teorik Fizik Bölümü üyesi olan Helmut Ritsch şunları söyledi: Bir lazer ışınının içine tek bir atomun yerleştirildiği optik kafes, satranç tahtası olarak kullanılabilir. Atomlar arasındaki etkileşimi ayarlayarak atomlar satrancın kraliçesi yapılabilir, satrancın kurallarına göre hareket ederler, yani tahtanın her yönünde birbirlerinden kaçarlar. Parçacıkların bu itici kuvveti, hareket yönü boyunca uygulanan lazer yardımı ile üretilir. Bu etkileşim, bir optik rezonatör (optik ızgaranın üstünde ve altında iki ayna) ile daha da güçlendirilir ve böylece daha büyük mesafelerde etkili olur.
Bir kişi de bu oyunu karşılık gelen tiksinti ile oynayabilir, ancak çok fazla olasılık olduğu için çok, çok uzun bir zaman alacaktır. Bu nedenle, atomların çok güçlü bir şekilde soğutulması ve kuantum özelliklerinin çalışması çok önemlidir. Dalgalar gibi davrandıkları için birçok olasılık aynı anda test edilebilir. Daha sonra, belirli koşullar altında, satranç kurallarına göre etkili bir çözümün olup olmadığı hızla anlaşılacaktır.
Kuantum üstünlüğü ortaya çıkmak üzere
Verilen kısıtlar altında bir çözüm olsun ya da olmasın, bu sorunun cevabı rezonatörün yaydığı ışıktan rahatlıkla okunabilir. Ancak atomların özel dizilişleri ancak atom mikroskobu ile belirlenebilir ve bu yöntem son zamanlarda ilgili deneylerde başarıyla uygulanmıştır. Klasik bilgisayarlardaki simülasyon sonuçları, Innsbruck teorisyenleri tarafından tasarlanan deneylerin, klasik bilgisayarlardaki herhangi bir matematiksel algoritmanın sonuçlarından çok daha hızlı olacağını güçlü bir şekilde göstermektedir.
Wolfgang Reiner şu sonuca varmıştır: Bu, kuantum bilgisayarların belirli optimizasyon problemlerini ilk kez hesaplamadaki avantajlarını açıkça kanıtlayacaktır. Düzinelerce atomu kontrol etmek laboratuvarlarda zaten standart bir uygulamadır, bu yüzden bu fikir yakında gerçek olabilir.
