گوگل بدنبال ساخت رایانه کوانتومی 49 کیوبیتی

به گزارش جام جم آنلاین از سیناپرس، در اوایل ماه ژوئیه، گوگل اعلام کرد که قصد دارد خدمات محاسبات ابری تجاری خود را به محاسبات کوانتومی گسترش دهد. سرویس مشابهی نیز از سوی IBM از ماه مه ارائه شده است.

هرچه رایانه های کوانتومی بیشتر در دسترس قرار بگیرند، به دولت ها، دانشگاه ها، گروه های تحقیقاتی در سراسر جهان کمک خواهد شد تا تحقیقات خود را درخصوص توانایی های محاسبات کوانتومی ادامه دهند.

فیزیکدانان در سراسر جهان - در بخش های دولتی، دانشگاهی و شرکت های تحقیقاتی بزرگ - همچنان درحال بررسی گسترش فناوری های مبتنی بر مکانیک کوانتوم هستند. متخصصان علوم کامپیوتر نیز بدنبال درک این موضوع هستند که چگونه این فناوری ها می توانند برای رمزنگاری و محاسبات پیشرفته مورد استفاده قرار بگیرد.

اصول فیزیک کوانتوم

در زندگی روزمره، از اشیاء در یک حالت تعریف شده مشخص استفاده می کنیم: یک لامپ روشن یا خاموش است. اما در دنیای کوانتوم، اشیاء می توانند در حالت برهم نهی (superposition) وجود داشته باشند: یک حباب لامپ سطح اتمی فرضی به طور همزمان می تواند روشن و خاموش باشد.

کوچکترین واحد اطلاعات در مکانیک کلاسیک و رایانه های کلاسیک، بیت (bit) است؛ مقدار هر بیت در هر لحظه می تواند 0 یا 1 باشد.

اما کیوبیت (Qubit) یا بیت های کوانتومی، معادل کوانتومی بیت های کلاسیک هستند. باتوجه به اصل برهم نهی، مقدار کیوبیت ها می تواند به طور همزمان 0 و 1 باشد.

محاسبات با کیوبیت

تفاوت دیگر در این است که بیت های کوانتومی می توانند به صورت مستقل از هم کار کنند. کیوبیت ها با استفاده از ویژگی مکانیکی- کوانتومی موسوم به درهم تنیدگی (entanglement) حتی اگر از هم دور باشند، به یکدیگر وابسته هستند.

این بدان معناست که عملیات انجام شده در یک کیوبیت از طریق رایانه کوانتومی می تواند به طور همزمان، کیوبیت متعدد را تحت تأثیر قرار دهد.

این ویژگی که مشابه پردازش موازی (parallel processing) است، می تواند محاسبات کوانتومی را بسیار سریعتر از سیستم های کلاسیک انجام دهد.

رایانه های کوانتومی در مقیاس بزرگ - رایانه های کوانتومی با صدها کیوبیت - درحال حاضر وجود ندارند و محققان برای ساخت آنها با چالش روبرو هستند، چراکه آنها به عملیات و اندازه گیری هایی در مقیاس اتمی نیاز دارند.

رایانه کوانتومی IBM درحال حاضر 16 کیوبیتی است و گوگل نیز وعده ساخت یک رایانه کوانتومی 49 کیوبیتی را تا پایان سال جاری میلادی داده است.

یک ابزار قدرتمند

باوجود مشکلات فراوان در ساخت رایانه های کوانتومی، نظریه پردازان همچنان به بررسی توانایی های این رایانه ها ادامه می دهند. در سال 1994، پیتر شور (Peter Shor) نشان داد که رایانه های کوانتومی می توانند به سرعت مسائل ریاضی پیچیده که پایه سیستم های رمزنگاری هستند را حل کنند.

همچنین قوانین مکانیک کوانتوم می تواند برای طراحی کریپتوسیستم ها (cryptosystems) که در برخی موارد ایمن تر از آنالوگ های کلاسیک هستند، مورد استفاده قرار بگیرد.

رایانه های کوانتومی در آینده کاربرد بسیار بیشتری پیدا خواهند کرد، اما چالش اصلی، کارکرد آنها در دنیای واقعی و در فواصل بزرگ است.