حاسوب كمومي يحاكي التدفق المضطرب لأول مرة سريع

الأصل: "Time evolution of nonlinear dynamics on a quantum processor"
arXiv:2608.13041v1 · 2026-08-13 · CC BY 4.0 · 1 دقيقة
على معالج كمومي، أعيد إنتاج تدفق سائل مع دوامات — وهي مهمة تجد الآلات التقليدية صعوبة في حلها.

السائل الذي يتدفق حول عائق يولّد دوامات وموجات صدمة. وصف سلوكها يعني حل معادلة لاخطية، حيث تعتمد سرعة التدفق على نفسها. الحواسيب الفائقة التقليدية تقضي أيامًا في هذا، بينما الحواسيب الكمومية لم تُستخدم تقريبًا حتى الآن: لغتها الطبيعية هي العمليات الخطية، بينما السائل «لاخطي» بطبيعته.

مؤلفو العمل الجديد وجدوا طريقًا ملتويًا. سجّلوا تدفق السائل كمجموعة من معاملات الدائرة الكمومية، ثم سمحوا للحاسوب بضبط هذه المعاملات بنفسه بحيث تتطابق النتيجة مع الفيزياء الحقيقية. هذا النهج هجين: جزء من الحسابات يقوم به حاسوب تقليدي، وجزء آخر حاسوب كمومي. لأول مرة على معالج كمومي، تمكنوا من تتبع كيفية تغير التدفق مع الزمن، بما في ذلك أنظمة بعدد رينولدز حوالي 100 — وهذا اضطراب ملحوظ بالفعل.

عدد رينولدز يبين مدى ميل التدفق إلى الدوامات. عند نهر هادئ يكون صغيرًا، وعند الهواء خلف جناح طائرة يكون بالملايين. مئة هو مستوى جدول سريع تظهر فيه بالفعل دوامات.

للتغلب على ضوضاء الأجهزة الكمومية، استخدم الفيزيائيون حيلة: شغّلوا نفس الدائرة بمستويات مختلفة من التداخل ثم استقرأوا النتيجة نحو «الصفر المثالي» للضوضاء. هذا سمح بتنفيذ دوائر كمومية عميقة بمئات العمليات المتشابكة — أكثر مما تتحمله عادةً أجهزة مماثلة. في النهاية، تمكنوا من استعادة تطور المجال عبر عدة خطوات زمنية، رغم عدم كمال المعالج.

النتيجة — أول عرض تجريبي للديناميكا اللاخطية على حاسوب كمومي. سابقًا، كانت المحاكاة الكمومية محصورة في مسائل خطية مثل اهتزازات الجزيئات. الآن فُتح الطريق لحساب الاضطراب وموجات الصدمة وظواهر أخرى حيث تصطدم الطرق التقليدية بجدران حسابية.

معادلة برغرز، التي حلها المؤلفون، ظهرت لأول مرة في عام 1939 في عمل حول الاضطراب، ووجدت لاحقًا تطبيقًا في علم الكون — فهي تصف كيف تتشكل الفراغات وتجمعات المجرات في الكون.

العلماء
George GamowLeo EsakiDavid DeutschChristian DopplerAdam RiessEmmy Noether
المفاهيم
تطور زمني ديناميكا كمية ديناميكا الموائع الحسابية (CFD) معالج آي بي إم الكمومي koopman operator معادلة بولتزمان انتشار الخطأ هاميلتوني خوارزمية هجينة مشتقة زمنية محاكاة حاسوبية انتقال غير أدياباتي العمليات العشوائية معادلة ليندبلاد الميكانيكا الهاملتونية