ارزیابی عملکرد الگوریتم جستجوی کوانتومی گروور تحت نویز؛ یک مطالعه شبیه سازی با Qiskit

این پژوهش با هدف ارزیابی عملکرد عملی الگوریتم جستجوی کوانتومی گروور در مقایسه با روش های کلاسیک و بررسی تاثیر نویز بر دقت آن در دوران NISQ انجام شده است. مطالعه به صورت ترکیبی از تحلیل نظری و شبیه سازی عملی با استفاده از چارچوب Qiskit روی ۴ کیوبیت معادل ۱۶ آیتم در دو سناریوی بدون نویز و با نویز اجرا شد. نرخ موفقیت (Success Rate) به عنوان معیار اصلی در نظر گرفته شد. تحلیل نظری تایید کرد که الگوریتم گروور پیچیدگی زمانی را از (N) در روش کلاسیک به (√N) کاهش می دهد. در شبیه سازی بدون نویز، نرخ موفقیت الگوریتم ۹۶٪ بود اما با افزودن نویز معادل سخت افزارهای واقعی (نرخ خطای بیت و خطای فاز ۰.۰۰۵)، نرخ موفقیت ۱۲.۷٪ کاهش یافت. این کاهش ۸۳.۳٪ نشان دهنده تاثیر بسیار شدید و فاجعه بار نویز بر کارایی الگوریتم است. الگوریتم گروور در شرایط ایده آل عملکرد عالی دارد اما در برابر نویز به شدت آسیب پذیر است. با نرخ خطای حتی ۱٪، الگوریتم عملا غیرقابل استفاده می شود. تحقق عملی آن نیازمند سیستم های کوانتومی خطا مقاوم با نرخ خطای بسیار پایین تر (زیر ۰.۰۰۱) است.

کلیدواژه ها:

محاسبات کوانتومی ، الگوریتم گروور ، شبیه سازی Qiskit ، نویز کوانتومی ، NISQ