از سیر تا پیاز «کامپیوترهای کوانتومی»

بعد از ساخت ترانزیستورها، صنعت الکترونیک رشد قابل ملاحظه‌ای کرد. در حال حاضر با ظهور کامپیوترهای کوانتومی انتظار می‌رود این صنعت آبستن جهش دیگری باشد. بسیاری از مردم درباره محاسبات کوانتومی چیزهایی شنیده‌اند اما اطلاع دقیقی از حواشی آن ندارد. بسیاری می‌خواهند بدانند کامپیوتر کوانتومی چیست، کی تجاری‌سازی می‌شود، چه کسانی بیشتر از آن بهره‌‌مند می‌شوند.

محسابات کوانتومی چیست؟
محاسبات کوانتومی یک فناوری نوظهوردر حوزه محاسبات و کامپیوتر است. این فناوری برای یافتن راه حلهای سریعتر برای مسائلی است که در حال حاضر توسط ابر رایانهها حل میشوند.
چرا محاسبات کوانتومی اهمیت دارد؟
به صورت نظری، رایانههای کوانتومی میتوانند برای شکستن رمزنگاری آر اس ای، که معمولا در سراسر اینترنت استفاده میشود به کار گرفته شود.
مجاسبات کوانتومی توسط چه کسانی به کار گرفته خواهد شد؟
در مرحلهی اول، محققانی که در زمینهی فیزیک کوانتوم و محاسبات فعالیت میکنند.
چگونه یک رایانهی کوانتومی تهیه کنیم؟
در حال حاضر تنها یک شرکت رایانههای کوانتومی را به بازار عرضه کرده، اما این رایانهها فقط برای کارهای تخصصی قابل استفاده هستند.
محاسبات کوانتومی چیست؟
محاسبات کوانتومی یک فناوری نوظهور است که دیگر مشکلات محدودیتهای رایانههای ترانزیستوری سابق را ندارد. رایانههای ترانزیستوری متکی بر اعداد باینری، یعنی صفر و یکها هستند؛ در حالی که رایانههای کوانتومی از کیوبیت استفاده میکنند. البته میتوان از اعداد باینری در کیوبیت استفاده کرد. اما مقادیر کیوبیتها به صورت جمع آثار هستند یعنی میتوانند همزمان هم صفر باشند و هم یک. کیوبیتها گنجایش دو بیت اعداد باینری را دارند که به آن اصطلاحا برنامهریزی فوق متراکم میگویند. گفته میشود که رایانههای کوانتومی در انجام محاسبات بسیار سریعتر از رایانههای امروزی خواهند شد.
در این صورت میتوان محاسبات فشردهی کامپیوتری مانند تاشدگی پروتئینها که امروزه توسط ابررایانهها انجام میشوند را با هزینهای کمتر با رایانههای کوانتومی انجام داد. با گذشت زمان و پیشرفت رایانههای کوانتومی پیشبینی میشود سرعت آنها بیشتر از سرعت رایانههای امروزی شود، البته این پیشرفت باید در زمینهی پردازندههای کوانتومی و برنامهنویسی بر مبنای کیوبیت هم باشد.
چرا محاسبات کوانتومی اهمیت دارد؟
در تئوری، با محاسبات کوانتومی میتوان اعداد صحیح را تجزیه کرد. محاسبات کوانتومی پیامدهای جدی برای سیستمهای رمزنگاری که امروزه استفاده میشوند خواهد داشت. الگوریتم شور (Shor’s algorithm) توجیه فنی تجزیهی اعداد اول را نشان می دهد، هر چند در حال حاضر، بزرگترین عددی که با استفاده از یک رایانهی کوانتومی و الگوریتم شور تجزیه شده است عدد ۲۱ است.
گزارشها نشان میدهد که در ژانویه ۲۰۱۴، آژانس امنیت ملی آمریکا مبلغی بالغ بر ۷۹.۷ میلیون دلار بر روی برنامهای به نام «رسیدن به اهداف سخت» سرمایهگذاری کرده است. بخشی از این برنامه، ساخت یک رایانهی کوانتومی است که قابلیت رمزنگاری داشته باشد.
محاسبات کوانتومی چه کسانی را متاثر خواهد کرد؟
در حال حاضر، در درجه اول محققان – شرکتهای مختلف در حال سرمایهگذاری بر روی تحقیقات در زمینهی 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 اتفاق خواهد افتاد؟
برای این سوال دو جواب وجود دارد: حالا و در آیندهای دور. شرکت کانادایی دی‌ویو سیستمز (D-Wave Systems) در حال حاضر رایانهای کوانتومی به نام دی-ویو-۲-ایکس به بازار عرضه کرده است. اما این رایانههای کوانتومی به طور خاص برای بهینهسازی دودویی نامحدود درجه دوم طراحی شدهاند که آنها را برای تجزیهی اعداد صحیح نامناسب میکند. البته باید گفت که این رایانهی کوانتومی سریعتر از رایانههای سنتی نیست.
چگونه یک رایانهی کوانتومی تهیه کنیم؟
به گزارش سینت قیمت یک رایانهی دی-ویو-۲ در حدود ۱۵ میلیون دلار است. در حال حاضر آی بی ام رقیب اصلی دی-سیستم است. البته برای کارهای سبکتر استفاده از پاور۸ قیمت مناسبتری دارد.

منبع: مرکز راهبری فناوری های همگرا