ساخت ماشینی با توانایی ایجاد ابرجایگزیدگی از احتمالات آینده
در صحنه‌ای از فیلم Avengers 2018، دکتر استرنج در‌باره‌ی ۱۴ میلیون جهان ممکن فکر می‌کند که در هر‌کدام از آن‌ها، قهرمان داستان سر‌انجام موفق می‌شود. شاید او می‌توانست به‌کمک کامپیوتر کوانتومی کارش را ساده‌تر کند. گروهی از پژوهشگران دانشگاه تکنولوژی نانینگ سنگاپور و دانشگاه گریفیث استرالیا الگویی از دستگاهی کوانتومی ساخته‌اند که به‌وسیله‌ی آن می‌توان همه‌ی آینده‌ها‌ی ممکن را در ابرجایگزیدگی کوانتومی شبیه‌سازی کرد.
پروفسور دستیار، مایل گو از NUT سنگاپور، پیشرفت و تکامل الگوریتم کوانتومی را رهبری کرده است. وی دراین‌زمینه گفت:
وقتی در‌باره‌ی آینده فکر می‌کنیم، با گستره‌ی بزرگی از احتمالات ممکن رو‌به‌رو می‌شویم. همین که در آینده عمیق‌تر می‌شویم، این احتمالات ممکن به‌صورت نمایی افزایش می‌یابند. برای مثال، حتی اگر در یک دقیقه دو احتمال ممکن وجود داشته باشد، در کمتر از نیم‌ساعت، به ۱۴ میلیون احتمال و در کمتر از یک روز، این عدد به تعداد اتم‌ها‌ی موجود در جهان می‌رسد.
نتیجه‌ای که مایل گو و گروه پژوهشی او به‌دست آوردند، این است که آن‌ها با استفاده از کامپیوتر کوانتومی می‌توانند تمام آینده‌ها‌ی ممکن را با قراردادن آن‌ها در ابرجایگزیدگی کوانتومی بیازمایند. این روش به «گربه‌ی شرودینگر» شبیه است که در آن گربه هم‌زمان می‌تواند زنده و مرده باشد.
برای فهمیدن این روش، این گروه و گروه پژوهشی پروفسور جف پراید از دانشگاه گریفیث با یکدیگر همکاری می‌کنند. این دو گروه از پردازنده‌ی اطلاعات کوانتومی فوتونیکی خاصی استفاده کردند که در آن، احتمالات ممکن آینده با مکان فوتون‌ها (ذرات کوانتومی نور) نشان داده می‌شوند. سپس، آن‌ها بیان کردند حالت دستگاه کوانتومی ابرجایگزیدگی از چندین احتمال ممکن از آینده است که هر‌کدان از آن‌ها با احتمال رخ‌دادنشان اندازه‌گیری می‌شوند.
عکسی از دستگاه آزمایش
دکتر جاین دایسون، عضو تیم سنگاپور گفت:
کار‌کرد این دستگاه از ریچارد فاینمن، فیزیک‌دان سر‌شناس و برنده‌ی جایزه‌ی نوبل، الهام گرفته است. زمانی‌که فاینمن مطالعه‌ی فیزیک را آغاز کرد، متوجه شد اگر ذره‌ای بخواهد از نقطه‌ی A به نقطه‌ی B برود، تنها یک راه برای این کار ندارد. به‌جای اینکه این ذره از مسیری مشخص عبور کند، از تمامی مسیر‌ها‌ی ممکن متصل به این دو نقطه عبور می‌کند. کار ما این پدیده را گسترش می‌دهد و آن را در قالب مدل عددی از آینده بیان می‌کند.
این ماشین به‌تازگی یکی از کاربرد‌ها‌ی خود را به‌نمایش گذاشته است. این دستگاه نشان می‌دهد چقدر جهت‌گیری زمان حال ما به‌سمت انتخاب می‌تواند بر آینده اثر‌گذار باشد. یکی از اعضا‌ی گروه به‌نام فرزاد غفاری توضیح داد:
روش کار ما بدین‌شکل است که برای هر جهت‌گیری خاص، تمامی احتمالات آینده را در ابرجایگزیدگی قرار دهیم. با بر‌هم‌نهی این ابر‌جای‌گزیدگی‌ها، دیگر لازم نیست به هر‌کدام از این احتمال‌ها‌ی آینده به‌صورت تکی نگاه کنیم. در‌واقع، الگوریتم‌ها‌ی جدید هوش مصنوعی به‌صورتی طراحی شده‌اند که نشان می‌دهند چگونه تغییرات رفتاری کوچک آینده‌ی کاملا متفاوتی را رقم می‌زند. بنابر‌این، با استفاده از این تکنیک می‌توان هوش مصنوعی پیشرفته‌ی کوانتومی ساخت که بتواند تأثیر رفتارش را بهتر بررسی کند.
بنابر اعلام این گروه پژوهشی، با اینکه دستگاه آن‌ها در‌حال‌حاضر می‌تواند ۱۶ آینده‌ی ممکن را به‌صورت هم‌زمان شبیه‌سازی‌کند، الگوریتم کوانتومی مد‌نظر دراصل می‌تواند بدون حد‌ومرز کار کند. پراید گفت:
این همان نکته‌ای است که این زمینه را جذاب می‌کند. این، به کامپیوتر‌ها‌ی کلاسیک دهه‌ی ۱۹۶۰ بسیار شبیه است. در آن زمان، افراد بسیار کمی می‌توانستند تصور کنند کامپیوتر‌ها‌ی کلاسیک چقدر می‌توانند مفید باشند. هنوز نمی‌دانیم چه کار‌ها‌یی از کامپیوتر کوانتومی بر‌می‌آید. هر کشف جدید از کاربرد‌ها‌ی کامپیوتر‌ها‌ی کوانتومی، انگیزه‌ی جدیدی برای پیشرفت این تکنولوژی ایجاد می‌کند.
نتایج این پژوهش در قالب مقاله‌ای در مجله‌ی Nature منتشر خواهد شد.
