نه صفر، نه یک!

رایانه‌ها و پردازشگرهای کوانتومی یکی دیگر از ابزارهای نوظهور دنیای دانش و فناوری هستند که به نظر می‌رسد قرار است در سال‌های نه‌چندان دور بر تن صنعت تجارت لرزه بیندازند. این رایانه‌ها از قوانین مکانیک کوانتومی به‌منظور حل مسائل پیچیده‌ای استفاده می‌کنند که تجزیه‌وتحلیل آنها برای دسته فعلی رایانه‌های کلاسیک بسیار دشوار است و از این مسیر سرعت حل مسأله و تحقق روندها را به طرز چشمگیری افزایش می‌دهند.ایده ساختن سازوکاری که از اصول فیزیک کوانتوم برای مدل‌سازی مسائل بسیار دشوار استفاده کند اولین بار در دهه ۸۰ میلادی و توسط محققان دانشگاه ام‌آی‌تی مطرح شد و در دهه ۹۰ پیتر شور به‌عنوان یکی از ریاضیدان‌های این نهاد علمی نخستین الگوریتم کوانتومی شناخته‌شده را برای شکستن نوعی رمزگذاری توسعه داد. برخلاف کامپیوترها و ابررایانه‌های امروزی که از سیگنال‌های الکتریکی دوتایی برای نمایش مقادیر صفر یا یک استفاده می‌کنند، کامپیوترهای کوانتومی از بیت‌های کوانتومی (کیوبیت) بهره می‌گیرند که هرکدام از آنها معادل ذرات زیراتمی در نظر گرفته می‌شود. با مدیریت صحیح کیوبیت‌ها می‌توان عملکرد آنها را به نحوی مهندسی کرد که به‌طور همزمان ترکیبی از هر دو مقدار صفر یا یک را نمایش دهند. واضح است که هرچه تعداد کیوبیت‌ها بیشتر باشد ظرفیت بزرگ‌تری در اختیار توان مهندسی سیستم قرار می‌گیرد تا در مقیاس عظیم‌تری به حل مسائل بپردازد.

تلاش در راستای عمومی شدن کامپیوترهای کوانتومی
نیاز کامپیوترهای کوانتومی به سخت‌افزارهای کلان و هنگفت برای اجراشدن دسترسی عموم مردم به آنها را در هاله‌ای از ابهام قرار می‌داد؛ بااین‌حال در مطالعات جدید، محققان با تعبیه روشی که کامپیوترهای کوانتومی را به کمک روش‌های ابری در دسترس کاربرها قرار می‌دهد، رویکردی را ابداع کرده‌اند که اصطلاحا «محاسبات کوانتومی کور» نامیده می‌شود. در این روش دو موجودیت محاسباتی کوانتومی کاملا مجزا به یکدیگر متصل می‌شوند و کاربرها می‌توانند صرفا با استفاده از یک نمایشگر توانمندی‌های یک ابرسیستم کوانتومی را با سروری ابری و به روشی کاملا ایمن در اختیار کاربرهایی قرار بدهند که در خانه یا دفتر کار مشغول کار هستند و این مسأله نیاز به حضور فیزیکی سخت‌‌افزارهای پیچیده این حوزه در محیط را از بین می‌برد. دکتر پیتر درموتا، فیزیکدان دانشگاه آکسفورد دراین‌باره می‌گوید: «با استفاده از محاسبات کوانتومی کور، کاربران می‌توانند از راه دور به کامپیوترهای کوانتومی دسترسی داشته باشند تا داده‌های محرمانه را با الگوریتم‌های مخفی پردازش و حتی صحت نتایج را بدون درز ذره‌ای از اطلاعات مفید پروژه‌شان تأیید کنند.»

بازهم پای فوتون‌ها در میان است
محاسبات کوانتومی کور سازوکاری است که شبکه فیبری را به سرور محاسباتی کوانتومی متصل می‌کند و با کمک نوعی آشکارساز حساس به مقادیر معین انرژی، فوتون‌های خاصی را که از یک کامپیوتر کوانتومی به یک فضای ابری ساطع می‌شود تشخیص می‌دهد و شناسایی می‌کند. این روند باعث می‌شود تا امکان محاسبات کوانتومی بدون نیاز اتصال مستقیم سیستم‌ها به یکدیگر فراهم شود و به همین خاطر برای توصیف آن از پسوند کور استفاده می‌شود؛ زیرا عملا نیاز به اتصال و مواجهه مستقیم از بین می‌رود. هر روند محاسباتی به سیستم مبدأ بازخوردی را ارسال می‌کند که شامل نوعی تصحیح است که باید برای همه موارد بعدی اعمال شود تا بهینه‌ترین وضعیت ممکن برای سیستم حاصل گردد.

حفظ حریم شخصی کاربرها
همان‌طور که کامپیوترهای کوانتومی روز به روز پیشرفته‌تر می‌شوند،کاربرهانیز بیشتربه دنبال استفاده ازآنها درشرایط امنیت کامل خواهند بود به‌طوری‌که حریم شخصی‌شان خدشه‌دار نشود؛ نتایج تحقیقات جدید محققان دانشگاه آکسفورد این مسأله رانیز به‌طور قابل توجهی بهبود بخشیده است. آنها با امکانات پیشرفته آزمایشگاه Beecroft توانسته‌اند بسیاری ازتداخل‌ها وارتعاشات مزاحم سیستم را که ممکن است ذیل هرگونه ناهنجاری امنیتی درسیستم گنجانده شود حذف کنند که بودجه این تحقیقات از مرکز محاسبات و شبیه‌سازی کوانتومی بریتانیا، دانشگاه پاریس ــ سوربن، دانشگاه ادینبورگ و مرکز توسعه تحقیقات علمی مریلند تأمین شده است.                                    

منبع: ‌Science Daily