ايتنا - نخستین رایانه کوانتومی 100 میلیون بار سریع‌تر از کامپیوترهای امروزی

این روزها خبرهای زیادی در مورد افزایش توان رایانه‌ها و قدرت پردازش اطلاعات به گوش می‌رسد و تحقیقات فراوان در این زمینه انجام می‌شود. ولی با خبری که به تازگی منتشر شده است می‌توان گفت یکی از قوی‌ترین محصولات جهان را شرکت اینترنتی گوگل با همکاری سازمان فضایی ناسا تولید کرده است.

این محصول با آنچه هم‌اکنون به عنوان رایانه مورد استفاده قرار می‌گیرد اندکی متفاوت است و در خانواده جدیدی از محصولات موسوم به «رایانه کوانتومی» طبقه‌بندی می‌شود.

محصول جدید D-Wave 2X نام گرفته است و سرعت پردازش اطلاعات در آن نسبت به رایانه‌هایی که هم‌اکنون مورد استفاده قرار می‌گیرند ۱۰۰ میلیون بار بیشتر است و می‌توان گفت: این ابتکار بزرگترین تحول را در تاریخ رایانه‌های شخصی رقم خواهد زد.

رایانه‌های کوانتومی
رایانه‌های کوانتومی نسل جدیدی از محصولات هستند که از آنها در قالب دستگاه‌های کوانتومی هم یاد می‌شود و داده‌ها در آن مبتنی بر بیت‌های کوانتوم جابه‌جا می‌شوند.

در رایانه‌های امروزی بیت‌های الکترونیکی داده‌ها را به صفر یا یک طبقه‌بندی می‌کنند و در اصل هر بیت معادل صفر یا یک شناسایی می‌شود.

اما هر بیت کوانتومی به گونه‌ای تعریف شده است که علاوه بر تشخیص صفر یا یک، می‌تواند در آن واحد هر دو عدد را هم شامل شود. این بیت‌ها را کوبیت هم می‌نامند و کوبیت‌ها در اصل ذرات بسیار کوچکی هستند که در دمای بالای صفر درجه می‌توانند فعالیت کنند و هر چه تعداد آنها بیشتر شود، توان نهایی رایانه افزایش می‌یابد.

مسائل پیچیده مربوط به کلان داده‌ها از جمله سیستم‌های تحلیل آب و هوا در رایانه‌های کوانتومی آسان‌تر حل می‌شوند و کوبیت‌ها براحتی آنها را بررسی می‌کنند.

ولی با همه این توضیحات باید اعتراف کنیم علم بشر هنوز به حدی نرسیده است که بتوانیم رایانه‌ کوانتومی را با تعریف بالا تولید کنیم و از این عرصه کاربردی به صورت عملی بهره ببریم.

ولی گوگل با انتشار بیانیه جدید اعلام کرد گام دیگری در تولید رایانه‌های کوانتومی برداشته است و ادعا می‌کند که یکی از بزرگترین تأثیرات تاریخ را در زمینه فناوری و تحقیقات علمی برجا می‌گذارد.

فهم دقیق از نحوه فعالیت رایانه‌ کوانتومی گوگل بدون داشتن مدرک تخصصی فیزیک و علوم رایانه آسان نیست. ولی به هر حال تست‌های استاندارد تعریف کرده‌اند تا بتوانند توان پردازشی این دستگاه را با تراشه‌های رایانه‌ای امروزی مقایسه کنند و دریابند D-Wave 2X تا چه اندازه می‌تواند پرقدرت باشد. این آزمایش در پایان نشان داد رایانه کوانتومی گوگل می‌تواند ۱۰۰ میلیون بار سریع‌تر از یک لپ‌تاپ امروزی عمل کند.

شرکت اینترنتی گوگل با همکاری سازمان فضایی ناسا قوی‌ترین محصولات جهان را با عنوانD-Wave 2X تولید کرده است که در خانواده جدیدی از محصولات موسوم به «رایانه کوانتومی» طبقه‌بندی می‌شود و سرعت پردازش اطلاعات در آن نسبت به رایانه‌هایی که هم‌اکنون مورد استفاده قرار می‌گیرند ۱۰۰ میلیون بار بیشتر است.

قدرت و سرعت بیشتر
تولید دستگاه رایانه‌ای ۱۰۰ میلیون بار سریع‌تر و قوی‌تر از آنچه امروز در اختیار داریم باورنکردنی به نظر می‌رسد. ولی باید اعتراف کنیم که ما در عصر رایانه‌های کوانتومی به‌سر نمی‌بریم و چنین محصولی فعلاً فقط در شرایط آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

«هارتموت نووِن» از مدیران ارشد گوگل که در توسعه این رایانه هم حضور داشته است گفت: «نتایج حاصل از آزمایش‌های انجام شده روی نخستین رایانه کوانتومی جهان بسیار قابل ملاحظه بوده و همه دانشمندان جهان را شگفت‌زده کرده است. ما هنوز راه طولانی پیش‌رو داریم و برای ساخت رایانه کوانتومی با قابلیت استفاده عملی می‌بایست بیش از امروز فناوری‌های مربوطه را توسعه دهیم».

تئوری پردازش کوانتومی بسیار خوب تعریف شده و بی‌نقص به نظر می‌رسد. ولی برای آنکه این تئوری در حالت عملی مورد استفاده قرار گیرد و از جانب شرکت‌های بزرگ تولیدکننده رایانه تائید شود، باید اقدامات بیشتری انجام شود و رایانه کوانتومی در مقیاس‌ گسترده مورد استفاده قرار گیرد.

در این راستا برخی دانشمندان توضیح دادند که ممکن استD-Wave 2X یک رایانه کوانتومی واقعی نباشد و گوگل فقط توانسته باشد فناوری‌های امروزی را توسعه دهد.

همچنین برخی صحبت‌ها در مورد کارآمدی و الگوریتم‌های تعریف شده برای این محصول به میان آمده است و گفته می‌شود که گوگل در رایانه کوانتومی خود از الگوریتم‌های معمول در تراشه‌های رایانه‌ای استفاده کرده است که این اتفاق می‌تواند محصولی به غیر از رایانه کوانتومی را تولید کند.

دانشمندان این روزها تحقیقات و مطالعات گسترده برای تولید رایانه‌های پرقدرت‌تر و پرسرعت‌تر انجام می‌دهند و شرکت‌هایی مانند IBM و مایکروسافت بیشترین سرمایه‌گذاری‌ها را در این زمینه انجام دادند که البته گوگل هم به جمع آنها پیوسته است تا بتواند از کدهای مربوط به رایانه‌های کوانتومی رمزگشایی کند.

یک دهه انتظار
شرکت مایکروسافت پیش‌بینی کرده است که ظرف یک دهه آینده بزرگترین تحول در عرضه سیستم‌های پردازشی صورت می‌گیرد تا بشر برای نخستین‌بار در تاریخ بتواند از رایانه کوانتومی استفاده کند.

مایکروسافت این روزها یک طرح ویژه برای توسعه این رایانه‌ها تعریف کرده و به همه کاربران جهانی قول داده است ظرف ۱۰ سال آینده بتوانند با رایانه‌های کوانتومی تجربه عملی داشته باشند.

مایکروسافت بر اساس تحقیقات خود به این نتیجه رسیده است که شاید بشر با علم امروزی نتواند رایانه کوانتومی تولید کند و در عوض، باید رایانه کوانتومی دوگانه ساخته شود که بجز کوبیت‌ها، بیت‌های الکترونیکی هم مورد استفاده قرار گیرد.

مدل دوگانه کاربردهای بیشتری را هم شامل می‌شود و بجز علم هواشناسی یا تحلیل مسائل پیچیده‌، می‌تواند در زمینه‌های مختلف حتی مصارف خانگی به کار گرفته شود.

به گفته مایکروسافت و گوگل، مشکل اصلی برای ساخت رایانه‌های کوانتومی این است که باید همیشه دمای آنها نزدیک به صفر نگه داشته شود و سیستم داخلی آنها خنک‌تر از رایانه‌های امروزی باشد.

دستگاهی که گوگل هم‌اکنون با کمک سازمان فضایی ناسا ساخته است، هزینه‌ای بالغ بر ۱۵ میلیون دلار را به همراه داشته است و به همین خاطر نمی‌توان این محصول را به تولید انبوه رساند. رایانه کوانتومی D-Wave 2X با همه توانمندی‌های خود فقط در برخی زمینه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد و برای آن توان پردازش و تحلیل مسائل در شاخه‌های مختلف تعریف نشده است.

شرکت مایکروسافت پیش‌بینی کرده است که ظرف یک دهه آینده بزرگترین تحول در عرضه سیستم‌های پردازشی صورت می‌گیرد تا بشر برای نخستین‌بار در تاریخ بتواند از رایانه کوانتومی استفاده کند.

الگوریتمی که گوگل برای این دستگاه تعریف کرده است Quantum Monte Carlo نام دارد که در رایانه‌های سیلیکونی مورد استفاده قرار می‌گیرد و البته قابلیت تحلیل کوبیت‌ها را هم دارد.

این الگوریتم به گوگل کمک کرد تا نخستین گام عملی برای توسعه رایانه‌های کوانتومی را بردارد و دانشمندان را به آینده این محصول امیدوارتر کند.

گوگل بر این باور است که هوش مصنوعی بیشترین تأثیر را می‌تواند در این زمینه برجا بگذارد. هوش مصنوعی این فرصت را در اختیار دانشمندان قرار می‌دهد تا بتوانند قابلیت‌های پردازنده‌های سیلیکونی را در رایانه‌های کوانتومی مورد استفاده قرار دهند و در راستای آن کوبیت‌ها را هم به کار گیرند.

به هر حال باید پذیرفت که همه این اتفاقات در حالت تئوری و نظریه‌های عرضه شده کاملاً با علم امروز سازگار است و هیچ گونه خطا در آن دیده نمی‌شود.

ولی دانشمندان هنوز نتوانسته‌اند این تئوری‌ها را وارد دنیای عملی کنند و از این طریق بتواند فرآیند انتقال و پردازش داده را به کوبیت‌ها بسپارند.

پایداری کوبیت‌ها در حفظ، انتقال و پردازش داده مهم‌ترین مسأله‌ای است که با اطمینان، کوانتوم را آینده سیستم‌های رایانه‌ای می‌داند و همین که ذرات با اندازه کوچک‌تر می‌تواند اقدامات گسترده‌تری انجام دهد، دانشمندان را امیدوارتر می‌کند.

گروه Quantum AI گوگل برای ساخت نخستین رایانه کوانتومی جهان بیش از دو سال تلاش کرده است و در نهایت از محققان ناسا کمک گرفته است تا بتواند آن را به صورت عملی مورد استفاده قرار دهد.

این گروه همچنین اعلام کرده است که کوانتوم نسبت به سیلیکون ۱۰۰۰ برابر مقاوم‌تر و ۱۰۰ میلیون بار از رایانه‌های سیلیکونی سریع‌تر است و البته تمام این پردازش‌ها روی یک هسته واحد انجام می‌شود.

بخش توسعه سخت‌افزار در مرکز Quantum AI ساخت این دستگاه را پایان کار خود نمی‌داند و بر این باور است که توان کوانتوم بسیار بیشتر از آن چیزی است که بشر امروز به آن دست یافته است.

این گروه پیش‌بینی کرده است که تا یک دهه آینده بشر می‌تواند رایانه کوانتومی را به صورت عملی مورد استفاده قرار دهد که سرعت آن نسبت بهD-Wave 2X صدها برابر بیشتر است.

الگوریتم تعریف شده برای این دستگاه پس از دریافت داده‌های خوشه‌ای، آنها را از یکدیگر مجزا می‌کند تا آنها را مورد تحلیل قرار دهد.

ولی اگر بشر در آینده بتواند داده داده‌ها را در رایانه کوانتومی در حالت خوشه‌ای تحلیل کند و آنها را از یکدیگر مجزا نسازد، بزرگترین انقلاب در این عرصه صورت گرفته است.

منبع : ایران