تلاش برای ساخت نخستین کامپیوتر کوانتومی

[Mohammad Aref 120,439]

دنیای فناوری اطلاعات در چند دهه آینده متحول خواهد شد. انتظار می رود پیشرفت‌های رخ داده در این حوزه در مدت زمان کوتاهی قابلیت کاربردی‌شدن را خواهند یافت و راه را برای زندگی با فناوری‌های نوین هموار خواهند ساخت. کامپیوترهای کوانتومی یکی از پیشرفت‌های بشری در این زمینه هستند.

 

طلاعات کوانتومی که با نام محاسبات کوانتومی نیز خوانده می‌شود، به سرعت در حال گسترش است. در طی ۱۵ سال، محاسبات کوانتومی می‌تواند فناوری اطلاعات را برای همیشه متحول سازد، اما دانشی که در پشت آن قرار دارد بسیار سطح بالا است که حتی شرکت‌های بزرگ فناوری نیز، خیلی تمایل به ورود کامل به این حوزه را ندارند. امروزه، نام موسسه کوانتوم یل (Yale Quantum Institute) با تحقیقات پیشرفته‌اش در زمینه روش‌های متحول‌سازی اطلاعات دیجیتال همراه است. پروژه‌های موسسه، مهندسین و محققین مختلفی در زمینه‌های فیزیک، ریاضیات و کامپیوتر را از موسسه یل و سایر نقاط جهان به دور هم جمع کرده‌است.

 

اما با توجه به آنکه حوزه اطلاعات کوانتومی بسیار گسترده است، این فعالیت‌ها تنها در همکاری خلاصه نمی‌شوند. تحقیقات به یک رقابت بین کشورها و موسسات آموزشی بدل شده‌ است که همه آنها می‌خواهند اولین باشند. به گفته روبرت اسکولکوپف مدیر موسسه کوانتوم یل :« محاسبات کوانتومی، یک رویه جدید برای نحوه ذخیره‌سازی و پردازش اطلاعات است. ایده اولیه آن که همان بیت‌های صفر و یک است، از کامپیوترهای کنونی گرفته شده‌است که در آن معادل‌های کوانتومی جایگزین اتم‌های اطلاعاتی شده‌اند. (که با نام کیوبیت (qubit) شناخته می‌شود)

 

وی افزود: اینشتین اولین فردی بود که وارد این زمینه شد و آن را درهم‌تنیدگی کوانتومی(Quantum entanglement) نامید که در آن دو سیستم کوانتومی مجزا با یکدیگر در فاصله نزدیک (مانند دو سکه جادویی که با فاصله از یکدیگر قرار دارند) قرار داده شده‌ بودند و اگر شما یکی از آنها را حرکت می‌دادید، بقیه آنها نیز بصورت دنباله حرکت می‌کردند. یکی از کاربردهای اصلی این موضوع، گسترش ظرفیت محاسبات است که در واقع همان چیزی است که با عنوان قانون مور(Moore’s law) خوانده می‌شود.

 

در واقع در این قانون می‌توان عدم توانایی کامپیوترهای امروزی را تعریف و انتظار خود از کامپیوترهای آینده را بیان نمود. اما این امر که ما با کامپیوترهای کوانتومی همان کاری را که کامپیوترهای قدیمی انجام می دادند اجرا کنیم، تنها گوشه کوچکی از محاسبات کوانتومی است. این موضوع به یک مسابقه جهانی تبدیل شده‌ است. افراد زیادی در این “مسابقات” سخت‌افزاری حضور دارند که هر یک بر روی پروژه‌هایی متمرکز هستند. سخت‌افزاری که در موسسه یل بر روی آن کار می‌شود باید در دمای ۱۰۰ درجه بالاتر از صفر مطلق کار کند.

 

به گفته معاون موسسه یل، داگلاس استون : «این سخت‌افزار بسیار فراتر از چیزی است که در کامپیوترهای معمولی مورد استفاده قرار می‌گیرد. ما فناوری دیگری را که تا این حد دارای ثبات باشد سراغ نداریم». سایر سخت‌افزارهای مرتبط، فعلا در محیط خلا یا یون‌های به دام‌افتاده کار می کنند؛ بنابراین نمی‌توان انتظار داشت که کامپیوترهای کوانتومی به همین زودی توسط کارخانه‌های بزرگ به تعداد زیاد تولید شوند.

 

هک کردن کدها و بهبود امنیت به صورت همزمان

به گفته اسکولکوپف :«کامپیوترهای کوانتومی دارای یک خاصیت بسیار خاص هستند و آن این است که نمی‌توانند کپی شوند، اما در عوض ممکن است به افراد کمک کند تا کدهای سنتی را بشکنند؛ این امر خود می‌تواند به یافتن روش‌هایی برای ایمن‌سازی ارتباطات و تضمین حریم خصوصی افراد کمک کند.» همچنین یک پتانسیل دیگر برای محاسبات کوانتومی “غیر خوانا” وجود دارد که در آن شما می توانید از سرویس های ارائه شده کوانتومی بصورت ابری(cloud) استفاده کنید اما هیچوقت از نحوه کارکرد آنها با خبر نباشید.

 

به گفته استون: « ما اکنون در حال صحبت در مورد ۱۰ الی ۱۵ سال دیگر هستیم. این موضوع چیزی است که در آینده اتفاق خواهد افتاد، اما چیزی که اکنون مهم است این است که چه کسی این مسابقه را برنده می‌شود و چه زمانی این فناوری در دنیای واقعی اعمال می‌شود.» او معتقد است همکاری بین صنعت و دانشگاه برای به سرانجام رسیدن این پروژه به زودی شکل خواهد گرفت.

 

منبع: سایت بیگ بنگ