محققان موفق به ساخت اولین کامپیوتر کوانتومی شدند. این کامپیوتر نه‌ تنها می‌تواند مثل بقیه‌ی کامپیوترهای معمولی برنامه‌ریزی شود بلکه قابلیت برنامه‌ریزی مجدد را نیز دارد. این کامپیوتر کوانتومی تنها از پنج اتم ساخته شده، که گام بزرگی به سوی ساخت کامپیوترهای کوانتومی مقیاس‌پذیر به حساب می‌آید، که می‌تواند باعث تغییر پردازش داده‌های امروزی شود.

 کامپیوترهای کوانتومی که از واحدهای اطلاعاتی به نام بیت «bits» تعریف شده‌اند، به طور فزاینده‌ای بسیار قدرتمندتر از کامپیوترهای امروزی می‌باشند. از سوی دیگر پردازنده‌های کوانتومی از واحدی به نام کیوبیت ساخته شده، که می‌تواند یک “۱”، “۰”، یا هر دو را در یک زمان داشته باشد. در پردازش کوانتومی یک کیوبیت یا بیت کوانتومی واحد پایه‌ای پردازش کوانتومی و رمزنگاری کوانتومی بوده و مشابه بیت در رایانه‌های کلاسیک می‌باشد در یک سامانه کلاسیکی، هر بیت در هر لحظه یا در حالت صفر و یا در حالت یک است، کیوبیت ها می‌توانند در هر لحظه صفر، یک، هر دوی آنها یا هر عددی بین آنها را اختیار کنند.

به علاوه چنین قابلیتی، کامپیوتر های کوانتومی می‌توانند همه این داده‌های گوناگون را در یک زمان پردازش کنند چون محدودیت تنها دو حالت صفر و یک وجود ندارد. در واقع در رایانش کوانتومی به جای پردازش به صورت سری، پردازش موازی انجام شده و زمانی که کاربر به اندازه‌گیری مقدار می‌پردازد تنها یکی از حالت‌های ممکن که احتمال بیشتری از سایرین دارد به نمایش در می‌آید. چنین کاری باعث افزایش سرعت پردازش مسائل، در رایانه‌های کوانتومی به اندازه چندین میلیون برابر رایانه‌های کلاسیک باشد. در واقع همین پدیده، تفاوت اصلی بین بیت‌های کلاسیک و کیوبیت‌ها است.

در گذشته دستگاه‌های محاسباتی کوانتومی، ساخته شده بود، که بسیاری از اینها برای رفع هر مشکلی، غیرقابل تعویض بودند، و هر برنامه‌ریزی مجدد، نیاز به محاسبات فیزیکی پیچیده داشت. این کامپیوتر کوانتومی جدید متفاوت از  رقبای پیشین خود است، چرا که قابلیت برنامه‌ریزی مجدد را دارد، و در حال حاضر توانسته سه الگوریتم را در یک مرحله حل کند، چیزی که تقریبا چند برابر کارایی کامپیوترهای معمولی می‌باشد.

این دستگاه جدید که یک ماژول محسوب می‌شود، از پنج یون ساخته شده که توسط یک میدان مغناطیسی، به دام افتاده‌اند. این یون‌ها، کیوبیت‌های کامپیوتر کوانتومی را تشکیل می‌دهند، و محققان می‌تواند آنها را در یکی از سه حالت‌های کوانتومی “۱” ، “۰”  و یا انطباقی (ترکیبی) قرار دهند.

در این مرحله محققان تلاش می‌کنند حالت این کیوبیت ها را تغییر دهند، تا به شکل ثابت سابق خود باقی بمانند. اما محققان مریلند، حالت آنها را با استفاده از نرم‌فزار‌های قدیمی ترکیب دادند. این نرم‌افزار برای تغییر پنج کیوبیت متفاوت، از یک هدایتگر لیزری بهره می‌برد. با تاباندن لیزر بر روی این یون‌های به دام افتاده، دستگاه می‌تواند آنها را به یک حالت کوانتومی مختلف حرکت دهد، که به‌طور موثری مجددا باعث تغییر برنامه می‌شود.

محقق شانتانو می‌گوید:

با کاهش یک الگوریتم به یک سری از پالس‌های لیزری که باعث فشار روی یون‌های مناسب می‌شود، ما می‌توانم سیم‌کشی این کیوبیت‌ها را، از بیرون پیکربندی کنیم، که موجب بروز مشکل نرم‌افزاری می‌شود، ولی هیچ معماری محاسبات کوانتومی دیگری، این انعطاف‌پذیری را ندارد.

در واقع بهترین بخش این ماژول این است که می‌توان آن را به ماژول دیگر، با انتقال دادن یون‌ها، و یا با استفاده از فوتون برای انتقال اطلاعات بین آنها، متصل کرد، که نشان‌دهنده‌ی مقیاس‌پذیری این سیستم است. با اتصال مستقیم هر جفت از کیوبیت‌ها، می‌توان با پیکر‌بندی سیستم هر الگوریتمی را اجرا کرد.
این نرم‌افزار تا ۹۸ درصد در برنامه‌ریزی این ماژول، دقیق بود. این تیم فعلا بر روی اضافه کردن کیوبیت های بیشتر به ماژول خود‌کار، تلاش می‌کنند. انتظار می‌رود بتوانند این تعداد را بالای ۱۰۰ برسانند، در نهایت منجر به ساخت کامپیوتر کوانتومی می‌شود که مثل گوشی موبایل، بدون نیاز به برنامه‌ریزی مجدد کوانتومی، استفاده شود.

منبع: گجت‌نیوز

یک سیاه‌چاله همان‌طور که از نامش پیداست گردابی قدرتمند است که هیچ‌چیز قادر به گریز از آن نیست و هر چیزی که در کام آن فرو می‌رود، برای همیشه از چشمان کنجکاو بشر پنهان می‌شود. به همین دلیل بازیابی هرگونه اطلاعات برای شناخت دقیق این پدیده عظیم نجومی، مأموریتی غیرممکن است. ولی اخیرا دانشمندان آمریکایی موفق به کشف روشی شده‌اند که گمان می‌رود راهی برای بازیابی اطلاعات از درون سیاه‌چاله و به‌عبارت ‌دیگر پاسخی برای بزرگ‌ترین معمای حل‌نشده کیهان است. با ما همراه باشید.

براساس تئوری سیاه‌چاله‌ها؛ جاذبه یک سیاه‌چاله به‌اندازه‌ای قدرتمند است که حتی نور نمی‌تواند از آن بگریزد و بالطبع ذرات کوانتومی که جذب آن می‌شوند نیز کاملا غیرقابل‌ بازیابی هستند و به دست آوردن هرگونه اطلاعاتی در مورد آن‌ها غیرممکن است. این مسئله هرگونه پیش‌بینی در مورد سیر تکاملی و چرخه حیات سیاه‌چاله و داشتن اطلاعاتی دقیق در مورد آنچه که در درون آن می‌گذرد را به امری محال تبدیل می‌کند.

از طرف دیگر بر اساس تئوری فیزیک کوانتوم، اطلاعات فیزیکی در مورد کیهان هیچ‌وقت به‌طور کامل از بین نمی‌روند و حتی قدرت غیرقابل‌تصور سیاه‌چاله نیز قادر به این کار نیست. سؤال اینجاست که این اطلاعات را که در واقع راهی برای شناسایی دقیق سیاه‌چاله هستند، چگونه می‌توان بازیابی کرد.

به اعتقاد محققان موسسه فناوری کالیفرنیا (کل‌تک)، با استفاده از روشی مشابه دورنوردی کوانتومی، می‌توان اطلاعات مربوط به یک بیت کوانتومی (کیوبیت) را بازیابی کرد. یک کیوبیت حامل اطلاعات زیادی نیست ولی بازیابی آن شروعی مطمئن برای کشف رمز سیاه‌چاله محسوب می‌شود. داشتن اطلاعات دقیق حتی در قالب یک کیوبیت، می‌تواند یک مقدار ثابت قابل‌اطمینان و راهی برای افزایش اعتبار اندازه‌گیری‌ها و مشاهداتی باشد که تاکنون روی سیاه‌چاله انجام شده‌اند.

یافته‌های محققان کل‌تک بر پایه‌ی نظریه‌ی استیون هاوکینگ مشهور به تئوری تابش سیاه‌چاله استوار شده است. براساس این نظریه یک سیاه‌چاله همزمان با بزرگ شدن، تشعشعاتی منتشر می‌کند که تا پیش‌ از این گمان می‌رفت صرفا حرارت هستند؛ ولی به نظر محققان کل‌تک ممکن است این تشعشعات حاوی اطلاعاتی در مورد محتویات سیاه‌چاله نیز باشند.

براساس این فرضیه‌ی جدید، مشخصات هر ذره‌ای که توسط سیاه‌چاله جذب شده است را می‌توان به‌وسیله‌ی ذره‌ی متناظر که در قالب تشعشعات از سمت دیگر افق رویداد (محدوده اثر جاذبه‌ی سیاه‌چاله) خارج می‌شود، اندازه‌گیری کرد.

آدرین چو یک از اعضای گروه تحقیقاتی کل‌تک این فرضیه را بدین شکل توضیح می‌دهد:

یک سناریوی دورنوردی کوانتومی را در نظر بگیرید که برای دو ذره به نام‌های A و B اتفاق می‌افتد. الکترون‌های این دو ذره می‌توانند حالت کوانتومی چرخشی رو به بالا، پایین یا هردو جهت داشته باشند و A می‌خواهد حالت کوانتومی الکترون‌های خود را به B منتقل کند. این کار بدون دخالت یک نیروی دیگر عملا غیرممکن است چرا که تغییر ریتم حالت کوانتومی هر ذره باعث متلاشی شدن آن می‌شود و به‌ این‌ ترتیب انتقال حالت کوانتومی غیرممکن خواهد بود. در این مرحله ایده‌ی درهم‌تنیدگی کوانتومی مطرح می‌شود که براساس آن، در وضعیتی که A و B به هم متصل شده‌اند (برای این وضعیت یکی از آن‌ها باید حالت کوانتومی چرخشی رو به بالا و دیگری حالت رو به پایین داشته باشد)، یک جفت الکترون مشترک (درهم‌تنیده) اضافه دارند. در این وضعیت، A حالت کوانتومی دو الکترون غیرمشترک خود را به دو الکترون مشترک منتقل می‌کند. در مرحله بعد حالت کوانتومی دو الکترون مشترک به تمام الکترون‌های غیرمشترک B تعمیم پیدا کرده و به‌ این‌ ترتیب بدون فروپاشی، ذره A حالت کوانتومی خود را به ذره B منتقل می‌کند.

هدف از استناد به تئوری‌های پیچیده‌ی فیزیک کوانتوم در این فرضیه، صرفا تحقیق در مورد یک ذره از دیدگاهی مشخص و کنترل‌شده برای کسب اطلاعات در مورد ذره‌ی متناظر و مرتبط با آن است. به اعتقاد دانشمندان کل‌تک؛ با در اختیار گرفتن و مطالعه‌ی ذره B در خارج از سیاه‌چاله، فرصت مطالعه‌ی دقیق و قابل‌اطمینان در مورد ذره‌ی A در داخل سیاه‌چاله فراهم می‌شود.

در حال حاضر نتیجه‌ی تحقیقات مذکور صرفا فرضیه‌ای دیگر در میان انبوه فعالیت‌های تحقیقاتی در مورد سیاه‌چاله است و هنوز باید با سیلی از انتقادهای تخصصی مقابله کند؛ ولی بدون تردید می‌تواند بستری مطمئن برای کمک به فهم بیشتر کارکرد سیاه‌چاله فراهم کند.

آیدان چتوین-دیویس، سرپرست تحقیقات در این مورد می‌گوید:

امکان بقا و دست‌نخورده ماندن اطلاعات سیاه‌چاله در میان انبوهی از تشعشعات سیاه‌چاله‌ای هاوکینگ وجود دارد. هر چند جدا کردن آن‌ها از تشعشعات حرارتی و دست‌یابی به اطلاعاتی واضح و قابل استناد بسیار سخت است. با مهیا کردن شرایطی بسیار خاص و نادر، می‌توان یک کیوبیت را به درون سیاه‌چاله پرتاب کرد و با بازیابی کیوبیت متناظر، اطلاعات حمل شده توسط آن را مورد مطالعه قرار داد.