دانشمندان از رایانش کوانتومی برای کشف علائم حیات در سیارات دیگر استفاده می‌کنند

رایانش زاپاتا و دانشگاه هال در یک همکاری مشترک، تلاش دارند تا دریابند که چگونه کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند در جستجوی مولکول‌های حیات در سیارات دیگر به بشر کمک کنند.

رایانش زاپاتا که خدمات نرم‌افزاری کوانتومی را ارائه می‌دهد، قرار است در یک برنامه تحقیقاتی و مشترک با دانشگاه هال که به مدت هشت هفته طول می‌کشد، داده‌های کوانتومی را با روش‌های پیچیده ترکیب کند و دقت حل مسائل را افزایش دهد. هدف نهایی آن‌ها این است که دریابند آیا محاسبات کوانتومی می‌تواند با وجود محدودیت‌های فعلی فناوری، تغییراتی شگرف در حیطه کاری اخترفیزیکدانان ایجاد کند یا خیر.

تشخیص زندگی در فضا کار دشواری است. همه چیز به یافتن شواهدی از مولکول‌ها بستگی دارد که قادرند پایه‌های زندگی را بنیان کنند. از آنجا که دانشمندان قادر به حضور در هر نقطه‌ از فضا و مشاهده مولکول‌ها نیستند، باید به روش‌های جایگزین اتکا کنند.

به‌طور معمول، اخترفیزیکدانان به نور توجه می‌کنند، که می‌توان آن را به کمک تلسکوپ تجزیه و تحلیل کرد. نور – به عنوان مثال، تشعشع مادون قرمز که توسط ستارگان ایجاد می‌شود – اغلب با مولکول‌های موجود در فضای بیرونی تعامل می‌کند. هنگامی که چنین اتفاقی می‌افتد، ذرات ارتعاش می‌کنند، می‌چرخند و بخشی از نور را جذب می‌کنند. جذب نور سبب می‌شود تا شیء اصطلاحا امضای خاص خود را روی طیف نوری بگذارد. دانشمندان به وسیله چنین ردپایی قادرند تا مطالعات خود را ادامه دهند. به عبارت دیگر، تنها کاری که آن‌ها باید انجام دهند تشخیص و شناسایی این امضای خاص است.

• 

اما مشکلی در این مسئله وجود دارد. محققان دانشگاه MIT پیش از این ثابت کرده بودند که بیش از ۱۴۰۰۰ مولکول توانایی ایجاد زندگی و اثبات حضور آن را دارند. بدین ترتیب، اخترفیزیکدانان راهی طولانی را در پیش رو دارند تا داده‌های خود را تکمیل کنند و از طریق روش‌های مختلف تعامل این تعداد از مولکول‌ها را با نور مطالعه کنند – آن‌ها باید تمام امضاهایی که هنگام تحلیل نور رصد شده از هر سیاره دریافت می‌کنند را بررسی کنند.

تعداد بسیار زیاد داده‌هایی که از طیف نور هر سیاره به دست دانشمندان می‌رسد، سبب شده تا محاسبات کلاسیک کارایی خود را از دست دهند و آن‌ها به محاسبات کوانتومی روی بیاورند. محاسبات کوانتومی که برمبنای اصول مکانیک کوانتومی انجام می‌شوند، می‌توانند رفتار ذرات را در یک بازه زمانی بسیار کوچک تحلیل کنند و الگوهایی دقیق از رفتار پیچیده مولکول‌ها ارائه دهند. با این‌حال، باید در نظر داشت که تعداد رایانه‌های کوانتومی با قابلیت پردازش این حجم از داده، محدود است و حتی سیستم‌هایی که از ۱۰۰ کیوبیت برای مدل‌سازی مولکول‌ها در دیگر پروژه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند، در این مطالعه ناکافی هستند.