ساخت ماشین کوانتومی برای یافتن ذره‌ی بوزون هیگز

 

مجله علمی ایلیاد ‌- کشف دوباره‌ی ذره‌ی بوزون هیگز؟ با استفاده‌ی خلاقانه از رایانه‌ای که قادر به مرتب‌سازی داده‌های عظیم باشد، شاید! محققان امیدوار هستند رایانه‌های کوانتومی بتوانند با تسریع محاسبات، در اکتشاف دنیای طبیعی ما و گسترش دانش ما از جهان‌هستی کمک کنند. گروهی از فیزیکدانان در پژوهشی برای اثبات اصلی بنیادین، اقدام به استفاده از مداری کوانتومی برای بررسی مقادیر زیادی از داده‌های آزمایش‌های برخورد ذرات، همانند آزمایش‌هایی که منتهی به مشاهده و کشف ذره‌ی بوزون هیگز شد، کردند.

در واقع، به دلیل تازه‌ و مهم‌بودن این کشف، گروه تحقیقاتی از مشاهدات آزمایش ذره‌ِی بوزون هیگز به‌عنوان محکی برای این ماشین کوانتومیِ ساخت شرکت «D‌Wave» استفاده کردند. ایده‌ی کلی این بود که افزایش سرعت دسته‌بندی اطلاعات، به یافتن ذره‌ی بوزون هیگز کمک کند. با این حال، روش فوق با روش‌های مرسوم امروزی در یک سطح قرار دارد تا اینکه بخواهد موثرتر باشد. اما با اینکه ممکن است این کار قدمی رو به عقب تلقی شود، این سازه می‌تواند پیشرفت در علم را تضمین کند.

«کایل کرانمر»، فیزیکدان دانشگاه نیویورک که عضوی از این پژوهش نبود، در این‌باره گفت: «پیش از این، دانشمندان می‌دانستند ممکن است روزی ارتباط این کار با کشف ذره‌ی بوزون هیگز آشکار شود. این مسئله خود باعث قوت ‌گرفتن ارتباط آن با هدف ما شده‌ است.» کرانمر این کار گروه تحقیقاتی را قدمی رو به جلو ارزیابی می‌کند که به‌جای راه‌حل‌های ریاضیاتی امروزی، از ماشینی کوانتومی برای حل مسئله‌ی علم فیزیک استفاده می‌شود.

فیزیکدانان اولین بار که در سازمان تحقیقات هسته‌ای اروپا «CERN» موفق به کشف ذره‌ی بوزون هیگز شدند، با آزمایش‌های ATLAS و CMS تفاوت میان فوتون‌ها و غیرفوتون‌ها را در برخورد پروتونی مشخص کردند. همچنین آن‌ها الگوریتم‌های یادگیری ماشینی را طراحی کردند که با استفاده از داده‌های اصلی، تفاوت میان فوتون‌ها و غیرفوتون‌ها را مشهود کند.

گروه تحقیقاتی که به دنبال راه حل‌های کوانتومی به‌دست ‌آمده توسط ماشین کوانتومی در شرکت D‌Wave بودند، درصدد فهمیدن این موضوع بودند که آیا ماشین کوانتومی می‌تواند با دنبال‌کردن دستورالعمل‌ها، ردپای فوتونی ذره‌ی بوزون هیگز را پیدا کند یا خیر؟

 

این کار به‌منظور تکرار هیجان دوباره‌ی کشف ذره‌ی بوزون هیگز یا تکرار خود آزمایش صورت نگرفت؛ اگر چه این کار به محققان کمک کرد تا اهمیت محاسبات کوانتومی در اکتشافات علم فیزیک را درک کنند. به گفته‌ی کرانمر، تنها نشان‌دادن اینکه این کار ممکن است، بهترین بخش انجام این آزمایش بود. همان‌طور که گفته شد، روش کوانتومی دقیق‌تر از روش‌های مرسوم امروزی نیستند.

 

اما ماشین‌های کوانتومی شرکت D‌Wave می‌توانند داده‌ی بسیاری را جمع‌آوری کرده و کاربردهای متنوعی داشته باشند. نه تنها دیگر زمینه‌های علمی می‌توانند از مزایای این ماشین‌ها بهره‌مند شوند، بلکه خود یادگیری ماشینی می‌تواند پیشرفت‌های بسیاری را به خود ببیند. بسیاری کاربرد رایانه‌های کوانتومی را بحث‌برانگیز دانسته و امیدی به پیشرفت در این زمینه ندارند. اما بسیاری از حوزه‌ها از جمله بیوانفورماتیک، علوم مرتبط با سیاره‌ی زمین و ... می‌توانند از قابلیت‌های اثبات ‌شده‌ی این ماشین کوانتومی، بهره‌ی بسیاری ببرند.

 

نوشته: چلسی گود
ترجمه: رضا کاظمی - مجله علمی ایلیاد