از سیر تا پیاز کامپیوترهای کوانتومی

باشگاه خبرنگاران/ بسیاری از شما کاربران درباره محاسبات کوانتومی چیزهایی شنیده‌اید اما شاید اطلاع دقیقی از حواشی آن نداشته باشید.

محاسبات کوانتومی یک فناوری نوظهوردر حوزه محاسبات و کامپیوتر است که هدف آن یافتن راه حل های سریع تر برای مسائلی است که در حال حاضر توسط ابر رایانه ها حل می شوند. به صورت نظری، رایانه های کوانتومی می توانند برای شکستن رمزنگاری آر اس ای، که معمولا در سراسر اینترنت استفاده می شوند به کار روند. محاسبات کوانتومی توسط محققانی که در زمینه ی فیزیک کوانتوم و محاسبات فعالیت می کنند، به کار گرفته می شوند.

در حال حاضر تنها شرکت آی بی ام رایانه های کوانتومی را به بازار عرضه کرده، اما این رایانه ها فقط برای کارهای تخصصی قابل استفاده هستند.

محاسبات کوانتومی یک فناوری نوظهور است که دیگر مشکلات محدودیتهای رایانه های ترانزیستوری سابق را ندارد. رایانه های ترانزیستوری متکی بر اعداد باینری، یعنی صفر و یکها هستند؛ در حالی که رایانه های کوانتومی از کیوبیت استفاده می کنند.

البته می توان از اعداد باینری در کیوبیت استفاده کرد. اما مقادیر کیوبیتها به صورت جمع آثار هستند یعنی می توانند همزمان هم صفر باشند و هم یک. کیوبیت ها گنجایش دو بیت اعداد باینری را دارند که به آن اصطلاحا برنامه ریزی فوق متراکم می گویند. گفته می شود که رایانه های کوانتومی در انجام محاسبات بسیار سریعتر از رایانه های امروزی خواهند شد. در این صورت می توان محاسبات فشردهی کامپیوتری مانند تاشدگی پروتئین ها که امروزه توسط ابررایانه ها انجام می شوند را با هزینه ای کمتر با رایانه های کوانتومی انجام داد. با گذشت زمان و پیشرفت رایانه های کوانتومی پیش بینی می شود سرعت آنها بیشتر از سرعت رایانه های امروزی شود، البته این پیشرفت باید در زمینه ی پردازنده های کوانتومی و برنامه نویسی بر مبنای کیوبیت هم باشد.

چرا محاسبات کوانتومی اهمیت دارد؟

در تئوری، با محاسبات کوانتومی می توان اعداد صحیح را تجزیه کرد. محاسبات کوانتومی پیامدهای جدی برای سیستمهای رمزنگاری که امروزه استفاده می شوند خواهد داشت. الگوریتم شور (Shor's algorithm) توجیه فنی تجزیه ی اعداد اول را نشان می دهد، هر چند در حال حاضر، بزرگترین عددی که با استفاده از یک رایانه ی کوانتومی و الگوریتم شور تجزیه شده است عدد ۲۱ است.

گزارش ها نشان می دهد که در ژانویه ۲۰۱۴، آژانس امنیت ملی آمریکا مبلغی بالغ بر ۷۹.۷ میلیون دلار بر روی برنامه ای به نام «رسیدن به اهداف سخت» سرمایه گذاری کرده است. بخشی از این برنامه، ساخت یک رایانه ی کوانتومی است که قابلیت رمزنگاری داشته باشد.

در حال حاضر، در درجه اول محققان شرکت های مختلف در حال سرمایه گذاری بر روی تحقیقات در زمینه ی محاسبات کوانتومی هستند. اینتل مبلغ ۵۰ میلیون دلار به دانشگاه صنعتی دلفت و سازمان تحقیقات کاربردی هلند پرداخت کرده است، و همچنین پشتیبانی مهندسی لازم را تامین کرده است. آی بی ام، گوگل و مایکروسافت نیز، در حال تلاش در این زمینه هستند. آی بی ام در آوریل ۲۰۱۵ راهکاری برای تشخیص همزمان خطاهای بیتی و فازی ارائه کرده است، که گام مهمی در تصحیح خطا در محاسبات کوانتومی است.

چه زمانی این رایانه های کوانتومی به بهره برداری می رسند؟

برای این سوال دو جواب وجود دارد: حال و در آینده های دور. شرکت کانادایی دی‌ویو سیستمز (D-Wave Systems) در حال حاضر رایانه های کوانتومی به نام دی-ویو-۲-ایکس به بازار عرضه کرده است. اما این رایانه های کوانتومی به طور خاص برای بهینه سازی دودویی نامحدود درجه دوم طراحی شده اند که آنها را برای تجزیه ی اعداد صحیح نامناسب می کند. البته باید گفت که این رایانه ی کوانتومی سریعتر از رایانه های سنتی نیست.

جالب است بدانید؛ قیمت یک رایانه ی دی-ویو-۲ در حدود ۱۵ میلیون دلار است. در حال حاضر آی بی ام رقیب اصلی دی-سیستم است. البته برای کارهای سبک تر استفاده از پاور۸ قیمت مناسب تری دارد.

منبع: باشگاه خبرنگاران