کد خبر ۶۰۲ انتشار : ۱ مهر ۱۳۹۴ ساعت ۲۲:۱۴

رایانش کوانتومی؛ از رویا تا واقعیت

کوانتوم مفهومی است که زاده‌ی علوم معاصر است. مکانیک کوانتومی پایه‌ی بسیاری از فناوری‌های امروزی نظیر لیزر و نیمه‌رساناها را که در تراشه‌های امروزی مورد استفاده قرار می‌گیرند شکل داده و حال شاهد پیوند واقعیت با مفهوم رایانش کوانتومی و کامپیوترهای مبتنی بر این ف ...

در سال‌های گذشته دنیای ریزپردازنده‌ها با درک نزدیک شدن به زمان وداع با سیلیکون، به تکاپو افتاده تا روش‌های دیگری را به منظور توسعه‌ی پردازنده‌ها و واحدهای پردازشی قدرتمندتر به کار گیرد. محدودیت موجود در سیلیکون در سال‌های آینده امکان کوچک‌تر کردن ساختار ترانزیستور را نداده و به این ترتیب سرعت افزایش قدرت پردازنده‌ها متوقف خواهد شد؛ اما کمپانی‌هایی نظیر آی بی اِم و اینتل در کنار دی-ویو سیستمز (D-Wave Systems) در پی آن هستند تا با انجام تحقیقات و به واقعیت تبدیل کردن مفهومی چون رایانش کوانتومی، راه را برای تولید کامپیوترهای بسیار قدرتمند‌تر باز کنند.

در هفته‌های گذشته، کمپانی‌های فعال در حوزه‌ی توسعه‌ی فناوری رایانش کوانتومی دستاوردهای جدید خود را منتشر کرده‌اند که گویای پیشرفت‌های چشم‌گیر و امیدوارکننده‌ای دراین حوزه است. حل مشکل خطایابی تراشه‌ی کوانتومی توسط متخصصان آی‌بی‌ام،سرمایه‌گذاری ۵۰ میلیون دلاری اینتل در لابراتوار دانشگاه هلندی دفت و معرفی آخرین نسل از کامپیوتر کوانتومی کمپانی کانادایی D-Wave با عنوان 2X از جمله‌ی پیشرفت‌ها و اخبار در حوزه‌ی رایانش کوانتومی است.

کمپانی دی-ویو سیستمز در سال‌های اخیر فعالیت‌های بسیاری را روی رایانش کوانتومی متمرکز کرده است. ورن برانل، مدیرعامل این کمپانی در مورد کمپانی تحت مدیریتش چنین اظهار نظر کرده است:

در طول ۱۰ سال گذشته، این کمپانی سرمایه‌گذاری زیادی را در حوزه‌ی رایانش کوانتومی داشته و تحقیقات زیادی نیز در این حوزه به انجام رسیده است. در ۱۶ سال اخیر ۲۵ نسل از پردازنده‌های مبتنی بر رایانش کوانتومی توسعه یافته‌اند.

رایانه‌های کوانتومی قدرت حل مسائل پیجیده‌ای نظیر مساله شبیه‌سازی مونت کارلو رو دارند

رایانه‌های کوانتومی همچون نمونه‌ای که توسط دی‌-ویو سیستمز توسعه یافته، پتانسیل بالایی را برای حل مسائل پیچیده‌ای دارند که امروزه به چالش دنیای فناوری تبدیل شده‌اند. از این جمله می‌توان به مساله شبیه‌سازی مونت‌کارلو اشاره کرد که می‌توان از آن در کاربردهایی نظیر پیش‌بینی وضعیت بازار بورس و بازار‌های مالی، ساخت داروها و مواد جدید، رمزنگاری استفاده کرد.

رایانه کوانتومی جدید دی‌-ویو موفق شده تا الگوریتم‌های اجرا شده روی کامپیوترهای سنتی را با با سرعت بالاتری حل کند. برتری سیستم دی-‌ویو حتی زمانی که الگوریتم‌های مورد نظر از نظر عملکرد به بهترین شکل نیز بهینه شده‌ باشند، حفظ می‌شود. براساس اطلاعات ارائه شده توسط جرمی خیلتون، قائم مقام توسعه‌ی پردازنده‌ها در دی-‌ویو، این کمپانی موفق شده تا از نظر عملکرد الگوریتم‌های مورد نظر را پشت سر بگذارد.

رایانش کوانتومی چیست؟

اصلی‌ترین المان در رایانش کوانتومی، کوبیت نام دارد

اصلی‌ترین فاکتور در کامپیوترهای مبتنی بر رایانش کوانتومی، کوانتوم بیت یا کوبیت (QuBit) است. رایانش کوانتومی سه مفهوم اصلی از مکانیک کوانتومی را برای انجام پردازش‌های سنگین توسط کوبیت‌ها به عاریه گرفته است. در کامپیوتر D-Wave 2X نیز این سه مفهوم اساسی پیاده‌سازی شده‌اند.

 

سه مفهوم مورد اشاره برهم نهی کوانتومی (Superposition of Quantum)، تونل زنی کوانتومی (Quantum Tunneling) و درهم تنیدگی کوانتومی (Quantum Entaglement) نام دارد. برهم نهی کوانتومی به این معنا است که یک کوبیت در آن واحد می‌توان دو مقدار صفر یا یک را داشته باشد که این برخلاف منطق دودویی است که بنیان کامپیوترهای کنونی را تشکیل داده‌ است. تونل زنی کوانتومی را می‌توان به زبان ساده انتقال اطلاعات از یک کوبیت به کوبیت دیگر بدون قرارگرفتن این داده‌ها در فضای دیگری حین انتقال خواند. با استفاده از تونل زنی کوانتومی می‌توان خاصیت موج-ذره در جسم را تعریف کرد. مفهوم آخر، در هم تنیدگی کوانتومی است. درهم‌تنیدگی کوانتومی به معنای تاثیرپذیری از ویژگی‌های یک کوبیت از دیگری با وجود قرارگرفتن آن‌ها در مکان‌های مختلف است.

برنامه‌نویسی برای رایانه‌های کوانتومی به معنای استفاده از ویژگی درهم تنیدگی برای پیکربندی با تنظیم وابستگی خواص در کوبیت‌های همسایه است. در نهایت کوبیت با کمترین مقدار نشان‌دهنده‌ی بهترین پاسخ برای مساله‌ی پیچیده‌ای است که برنامه‌نویس در پس حل آن بوده است.

البته باید به این نکته اشاره کرد که کامپیوترهای کوانتومی باید در شرایطی که دما نزدیک به صفر کلوین است، فعالیت کنند. رسیدن به چنین دمایی یکی از چالش‌ها پیش روی این رایانه‌ها است؛ اما کمپانی‌هایی نظیر دی‌-ویو این مشکل را به خوبی حل کرده‌اند.

اینتل درصدد ورود به حوزه‌ی رایانش کوانتومی

 اینتل سرمایه‌گذاری ۵۰ میلیون دلاری را در حوزه‌ی کامپیوترهای کوانتومی انجام داده است. این کمپانی با مشارکت لابراتور فعال در این حوزه که در دانشگاه دفت هلند واقع است، درصدد آغاز تحقیقات و ورود به این حوزه برآمده.

البته سرمایه‌گذاری اینتل چندان عظیم نیست و در قیاس با وسعت و پیشرفته بودن این حوزه ناچیز نیز به شمار می‌رود. براساس توافق صورت گرفته این کمپانی بودجه‌ای ۵۰ میلیون دلاری را در طول ۱۰ سال آینده به همراه دانش فنی و امکانات خود در اختیار محققان دانشگاه هلندی قرار خواهد داد. براساس برآوردهای انجام شده، تاسیس یک کارخانه‌ی فعال در این حوزه سرمایه‌ای یک میلیارد دلاری را می‌طلبد که در مقایسه با سرمایه‌گذاری ۵۰ میلیون دلاری اینتل که می‌تواند هزینه‌ی یکی از تجهیزات در این کارخانه باشد، بسیار ناچیز به نظر می‌رسد. اتخاد چنین سیاستی توسط اینتل نشان از این دارد که این کمپانی عجله‌ای برای پیشرفت در این حوزه ندارد و برای فعالیت بلند مدت در این وادی برنامه‌ریزی کرده است.

در سوی مقابل، لابراتوار QuTech معتقد است که رایانش کوانتومی در حال طی مرحله‌ی گذار بوده و این فناوری راه خود را از لابراتوارهای دانشگاهی به سمت کمپانی‌های تجاری طی می‌کند. در سال‌های اخیر موانع پایه‌ای در مسیر رایانش کوانتومی برچیده شده و با وجود مشکلات و مسائلی که هنوز حل نشده‌اند، این رایانه‌ها در مسیر تجاری شدن قرار گرفته‌اند.

این روزها بسیاری رسیدن به آخرین سال‌های عمر قانون مور را هشدار می‌دهند. به گفته‌ی برایان کرازنیچ، مدیرعامل کمپانی اینتل، زمانی که گوردون مور نظریه‌ی خود مبنی بر دو برابر شدن تعداد ترانزیستورها در بازه‌ی دوسال یکبار را ارائه داد، کسی تصور نمی‌کرد که اینتل بتواند ۸ میلیارد ترانزیستور را در سیلیکون بگنجاند.

با وجود شرایط کنونی و اذعان فعالین این حوزه به پیشرفت محسوس رایانش کوانتومی، ورود دست به عصای اینتل به این حوزه کمی تعجب برانگیز است.

 

منبع: zoomit.ir | حسین خلیلی صفا

این سایت صرفا مطالب مفید را برای کاربران جمع آوری نموده و به هیچ وجه در پی تایید و یا رد محتوای آنها نیست.
counter easy hit