حل اكبر المشاكل باستخدام خوارزمية كم جديدة
في بحث علمي حديث لـ Aram Harrow في جامعة بريستول مع زملائه في جامعة MIT في الولايات المتحدة اكتشفوا خوارزمية كم تتمكن من حل اكبر المشاكل بسرعة تفوق سرعة الكمبيوترات العادية.
واحدة من أهم المشاكل الأساسية في الرياضيات هو حل معادلات خطية كبيرة جدا. ولا يوجد شيء غامض حول هذه المعادلات، ولكن ببساطة فإنها تستغرق زمن كبير وكلما زادت عدد المتغيرات زاد الزمن المستغرق لحلها. حتى الكمبيوترات الفائقة تعاني كثيرا في حل هذه المعادلات والتي قد يصل عدد المتغيرات فيها إلى ترليون متغير.
ولكن، في هذا البحث العلمي الذي نشر في مجلة Physical Review Letters، فان العالم Aram Harrow في جامعة برستول مع زملائه في جامعة MIT في الولايات المتحدة الأمريكية اكتشفوا خوارزمية كم تتمكن من حل هذه المشكلة بشكل أسرع كثيرا من سرعة الكمبيوترات التقليدية. وكلما زادت المشكلة كلما كانت سرعة الحل أكثر.
ولكي نتمكن من فهم كيف تعمل خوارزمية الكم، فكر في منظم النغمات الرقمي digital equalizer في جهاز مشغل CD. فمنظم النغمات يحتاج إلى تكبير بعض مركبات الإشارة الصوتية وتقليل الأخرى. منظم النغمات التقليدي يستخدم خوارزميات كمبيوتر كلاسيكية تتعامل مع كل مركبة صوت مرة خلال الزمن.
وبالمقابل فان منظم النغمات الكمي يستخدم خوارزمية كم تقوم بالتعامل مع كل المركبات مع بعض في نفس الوقت (بتقنية تعرف باسم التوازي المكمم quantum parallelism). النتيجة هي تقليل كبير في صعوبة معالجة الإشارة.
أنظمة خطية تحتوي على معادلات كبيرة توجد في الكثير من المجالات، على سبيل المثال أنظمة التنبؤ بالأحوال الجوية والهندسة والرؤية الالكترونية، ويقول Harrow (الكمبيوترات المكممة من الممكن أن تزودنا بتطورات كبيرة في هذه المجالات والكثير من المشاكل. على سبيل المثال مشكلة تحتوي على ترليون متغير يستغرق حلها في كمبيوتر كلاسيكي ما يقارب مائة ترليون خطوة للحل، ولكن باستخدام الخوارزمية المكممة الجديدة فان الكمبيوتر الكمي يحل هذه المشكلة في بضع مئات من الخطوات.
الحل يمكن أيضا أن يطبق على العمليات المعقدة مثل معالجة الصور والفيديو والتحاليل الجينية وكذلك مراقبة حركة الانترنت.
المصدر:
