اگر کنجکاوید بدانید کامپیوتر کوانتومی چیست و دقیقا چه فرقی با کامپیوتر های معمولی دارد، کافی است با چند مفهوم ساده آشنا شوید. در این راهنما به زبان خیلی روان درباره قابلیت های کامپیوتر های کوانتومی صحبت می‌کنیم و در نهایت کامپیوتر کوانتومی گوگل را به عنوان یک نمونه مهم بررسی می‌کنیم تا تصویر روشنی از امروز و آینده این فناوری داشته باشید.
کامپیوتر کوانتومی چیست و چه تفاوتی با کامپیوتر های معمولی دارد؟
کامپیوتر های کلاسیک بر پایه بیت ها کار می‌کنند که فقط دو حالت صفر یا یک دارند. اما درک اینکه کامپیوتر کوانتومی چیست بدون فهم مفهوم کیوبیت ممکن نیست. کیوبیت ها می‌توانند به طور همزمان در حالت صفر و یک باشند. این ویژگی را برهم نهی می‌نامند. همین ویژگی باعث می‌شود سرعت و قدرت محاسباتی کامپیوتر کوانتومی چندین برابر سیستم های سنتی باشد.
چرا این تفاوت مهم است؟ سه توانایی کلیدی
برهم نهی: یک کیوبیت می‌تواند همزمان چند حالت را نمایش دهد، پس فضای جستجو بسیار بزرگ تر می‌شود.
درهم تنیدگی: وقتی دو کیوبیت درهم تنیده باشند، تغییر وضعیت یکی بلافاصله روی دیگری اثر می‌گذارد. این ویژگی باعث می‌شود اطلاعات هماهنگ تر پردازش شوند.
تداخل: کامپیوتر کوانتومی می‌تواند مسیر های اشتباه را حذف و مسیر های درست را تقویت کند تا جواب سریع تر به دست بیاید.
بیشتر بخوانید
تفاوت هاست و سرور؛ 7 نکته مهم که باید قبل از خرید بدانید
وای فای روتر چیست؟ راهنمای کامل و معرفی بهترین مودم روتر خانگی
قابلیت های کامپیوتر های کوانتومی در دنیای واقعی
درک قابلیت های کامپیوتر های کوانتومی یعنی بدانیم دقیقا کجا ها برتری دارند:
کشف دارو و مواد جدید: شبیه سازی مولکول ها روی کامپیوتر های کلاسیک بسیار زمان بر است. کیوبیت ها می‌توانند این فضا های بسیار بزرگ را سریع تر بررسی کنند.
بهینه سازی های پیچیده: از مسیر یابی ناوگان تا زمان بندی تولید و زنجیره تامین؛ مدل های کوانتومی می‌توانند گزینه های بسیار زیادی را همزمان بررسی کنند.
یادگیری ماشین: بعضی الگوریتم های یادگیری می‌توانند از سرعت کوانتومی بهره ببرند و آموزش مدل ها را سریع تر کنند.
رمزنگاری و امنیت: کوانتوم هم تهدید است هم فرصت؛ بعضی روش های فعلی رمزنگاری در برابر الگوریتم های کوانتومی آسیب پذیرند، اما روش های پساکوانتومی همزمان در حال توسعه هستند.
مالی و ریسک: قیمت گذاری مشتقات، شبیه سازی سناریو ها و کاهش ریسک پرتفوی می‌تواند با ابزار های کوانتومی دقیق تر انجام شود.
سخت افزار های کامپیوتر کوانتومی
ابررسانا ها: حلقه های کوچک الکتریکی که در دما های بسیار پایین کار می‌کنند.
یونی به دام افتاده: یون ها در میدان های الکتریکی معلق می‌مانند و با لیزر کنترل می‌شوند.
فوتونی: از نور برای ساخت کیوبیت استفاده می‌شود.
هدف اصلی همه این فناوری ها این است که کیوبیت هایی پایدار تر ساخته شود که مدت بیشتری وضعیت خود را حفظ کنند.
چالش های جدی قبل از فراگیر شدن
ناپایداری و نویز: کیوبیت ها خیلی زود دچار خطا می‌شوند و نیاز به تصحیح خطا دارند.
مقیاس پذیری: باید تعداد کیوبیت های با کیفیت بالا زیاد شود و به همدیگر به شکل کنترل شده وصل شوند.
دمای کاری: برخی فناوری ها باید در نزدیکی صفر مطلق کار کنند که هزینه و پیچیدگی بالایی دارد.
نرم افزار و الگوریتم: همه مسائل سود کوانتومی ندارند؛ باید الگوریتم های مناسب توسعه داده شود.
کامپیوتر کوانتومی گوگل؛ چرا مهم است؟
وقتی از کامپیوتر کوانتومی گوگل حرف می‌زنیم، منظور پردازنده های کوانتومی گوگل بر پایه ابررسانا هاست که نتایج مهمی ارائه کرده اند. گوگل نشان داد برخی محاسبات خاص را می‌توان با دستگاه کوانتومی در زمانی انجام داد که ابرکامپیوتر های کلاسیک هزاران سال زمان نیاز دارند.
این دستاورد به معنی آماده بودن همه کاربرد های تجاری نیست، اما نشان می‌دهد مسیر توسعه درست است و کامپیوتر کوانتومی گوگل سکوی آزمایش ارزشمندی برای آینده خواهد بود.
آینده کامپیوتر های کوانتومی
پرسش کامپیوتر کوانتومی چیست فقط به گذشته و حال محدود نمی‌شود. آینده این فناوری بسیار مهم است. پیش بینی می‌شود در یک یا دو دهه آینده این سیستم ها وارد زندگی روزمره شوند. ترکیب قابلیت های کامپیوتر های کوانتومی با تلاش شرکت هایی مثل گوگل، مایکروسافت و IBM چشم انداز روشنی برای آینده محاسبات ایجاد می‌کند.
جمع بندی
در این مقاله توضیح دادیم کامپیوتر کوانتومی چیست، چه تفاوتی با سیستم های کلاسیک دارد، درباره قابلیت های کامپیوتر های کوانتومی صحبت کردیم و نمونه معروف آن یعنی کامپیوتر کوانتومی گوگل را بررسی کردیم. راه هنوز طولانی است، اما سرعت پیشرفت بالاست و به زودی شاهد کاربرد های واقعی این فناوری خواهیم بود.
