برتری کوانتومی گوگل را چقدر می‌شناسید؟
به گزارش گروه برترین‌ها مجله تک | گوگل با خبر برتری کوانتومی اکثر اخبار دنیای فناوری را به خود اختصاص داد و اکنون بسیاری از کاربران به‌دنبال مفهوم و کاربردهای آن هستند.
هفته گذشته فایننشال‌تایمز گزارشی با موضوع برتری کوانتومی گوگل منتشر کرد. در آن مقاله ادعا شد گوگل پیش‌نویس مقاله‌ای مرتبط با رایانش کوانتومی را به‌صورت موقت در وب‌سایت ناسا منتشر کرده است.
محققان در مقاله مذکور ادعا کرده بودند با کامپیوتر کوانتومی خود، قوی‌ترین ابرکامپیوتر موجود در جهان یعنی سامیت (Summit) شرکت IBM را شکست داده‌اند.
ادعای مذکور تعریف ساده‌ی برتری کوانتومی است. درواقع، برتری کوانتومی به موقعیتی گفته می‌شود که کامپیوتر کوانتومی در وظیفه‌ای مشخص، عملکرد بهتری از کامپیوتر سنتی از خود نشان دهد.
طبق گزارش منتشرشده، کامپیوتر ۵۳ کیوبیتی گوگل یک وظیفه پردازشی را در سه دقیقه و ۲۰ ثانیه انجام داد؛ درحالی‌که ابرکامپیوتر سامیت برای انجام‌دادن وظیفه مذکور به ۱۰ هزار سال زمان نیاز داشت.
پیش بینی برتری کوانتومی تا سال 2017!
کارشناسان ابتدا دستیابی به برتری کوانتومی را برای پایان سال ۲۰۱۷ پیش‌بینی کرده بودند.
به‌هرحال، گوگل با کامپیوتر ۷۲ کیوبیتی موسوم به Bristlecone نتوانست به این برتری دست یابد. چراکه کنترل آن قدرت پردازشی با دقت کافی ممکن نبود.
به‌هرحال، کامپیوتر Sycamore با ۵۳ کیوبیت، موفق شد به برتری کوانتومی دست یابد.
کامپیوتر کوانتومی برخلاف کامپیوترهای سنتی که برمبنای بیت‌های یک یا صفر کار می‌کنند، مفهوم کیوبیت را برای ذخیره‌سازی داده به‌کار می‌گیرد.
هر کیوبیت یا بیت کوانتومی یک سیستم مکانیکی کوانتومی دوفازی است. این سیستم خصوصیت منحصربه‌فرد سوپرپوزیشن (برهم‌نهی) دارد که توانایی اتخاذ هم‌زمان حالت‌های صفر و یک را به آن می‌دهد. البته این فاز به‌محض اندازه‌گیری از بین می‌رود.
ساختار دروازه‌ای
کامپیوترهای کوانتومی با سخت‌افزارهای دروازه‌ای مشابه کامپیوترهای کلاسیک ساخته می‌شوند. درواقع، در این سیستم‌ها نیز برای پیاده‌سازی توابع ریاضی از دروازه‌های NOT و AND استفاده می‌شود.
خروجی‌‌های کوانتومی به‌صورت ذاتی احتمالی هستند؛ درنتیجه، برای افزایش دقت باید آن‌ها را بررسی و همچنین خطاها را نیز در خروجی‌ها اصلاح کرد.
به‌علاوه، خاصیت سوپرپوزیشن به‌صورتی است که برای مشاهده‌ی کلی خروجی پردازش کوانتوم باید به‌نوعی آن را از بین برد.
سوپرپوزیشن و احتمال، کلیدهایی هستند که کامپیوتر کوانتومی را برای برخی وظایف ریاضی خاص کاربردی می‌کنند. با افزایش تعداد کیوبیت‌ها، می‌توان میلیون‌ها حالت احتمالی را در زمان بسیار کوتاه پردازش کرد.
از کاربردهای واقعی می‌توان به تجزیه اعداد بسیار بزرگ و محاسبه تبدیل فوریه و حل معادلات خطی اشاره کرد.
طراحی براساس اهداف خاص
به‌هرحال، کامپیوترهای کوانتومی در ذات خود برای مقاصد بسیار ویژه طراحی می‌شوند و درواقع، نمی‌توان آن‌ها را برای بسیاری از کاربردهای روزمره‌ی پردازش استفاده کرد.
کامپیوترهای کوانتومی با تعریف و کارایی عجیب‌وغریب خود، کاربردهای جذابی در برخی از حوزه‌های پردازش دارند.
خصوصا بخش‌هایی که به عملیات ریاضی پیچیده و تکراری نیاز داشته باشند، از مزیت‌های رایانش کوانتومی بهره خواهند برد.
به‌عنوان مثال، مواردی همچون هواشناسی و مدل‌سازی فیزیکی و شیمیایی و رمزنگاری از حوزه‌های کاربردی رایانش کوانتومی هستند.
رمزنگاری در کسری از ثانیه
کاربرد رمزنگاری کامپیوترهای کوانتومی اغلب مردم را می‌ترساند. کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند جایگشت‌های ریاضیاتی بسیار زیادی را در لحظه مرور کنند.
درنتیجه چنین رایانشی توانایی شکستن استانداردهای مرسوم رمزنگاری را در کسری از زمان در مقایسه با کامپیوترهای سنتی خواهد داشت.
کامپیوتر کوانتومی در طول چند ساعت یا حداکثر چند روز، عملیات چندین‌ساله‌ی رمزگشایی را انجام می‌دهد؛ ازاین‌رو، احتمالا برای حفظ اطلاعات بسیار حساس، باید در آینده‌ی نزدیک به‌دنبال پروتکل‌های رمزنگاری جدید و پیچیده‌تر باشیم که درمقابل کامپیوترهای کوانتومی مقاوم باشند.
الگوریتمهای رمزنگاری امروز در بازار رمزارزها هم کاربرد دارند و برای حفاظت از کیف‌پول‌ها و تأیید تراکنش‌ها استفاده می‌شوند.
هنوز مشخص نیست آیا کامپیوتر گوگل توانایی شکستن الگوریتمهای کنونی را دارد؟
به‌هرحال، ظرفیت رشد سریع رایانش کوانتومی احتمال شکسته‌شدن پروتکل‌ها را در سال‌های پیش رو تقویت می‌کند.
فاصله تا تجاری سازی کامپیوترهای کوانتومی
خوشبختانه کامپیوترهای کوانتومی هنوز فاصله‌ی زیادی تا تجاری‌شدن دارند. آن‌ها هنوز در مرحله توسعه قرار دارند و بیشتر برای تحقیقات عملی و نه شکستن رمزهای امنیتی کاربران استفاده می‌شوند.
درنهایت، استانداردهای رمزنگاری خواه‌ناخواه باید بهبود پیدا کنند تا از هرگونه سوءاستفاده در آینده جلوگیری شود.
اگرچه گوگل دسترسی به برتری کوانتومی را به‌عنوان دستاوردی بزرگ مطرح می‌کند، بسیاری از رقبا اعتقاد زیادی به موفقیت نهایی آن‌ها ندارند.
همان‌طورکه گفته شد، برتری کوانتومی، یعنی کامپیوترهای کوانتومی از نمونه‌های سنتی قدرت و کارایی بیشتری داشته باشند. تعریفی که در ذات خود محل مشاجره است.
پیامد موفقیت گوگل در آزمایش اخیر و دستیابی به نرخ خطای کمتر، در مرحله‌ی اول به‌صورت توانایی آن‌ها در افزایش ابعاد کامپیوترهای کوانتومی دیده می‌شود.
کیوبیت‌های بیشتر با نرخ خطای کمتر به‌معنای افزایش قدرت پردازش کامپیوترهای کوانتومی خواهد بود که آن‌ها را برای حل مسائل بسیار پیچیده آماده می‌کند.
درنهایت، فعالیت‌های بیشتری هم باید در آینده در بخش قابلیت برنامه‌ریزی کامپیوترها انجام شود.
فراموش نکنید کامپیوترهای کوانتومی برای برخی وظایف محدود مناسب هستند؛ چراکه هزینه‌ی ساخت و به‌کارگیری و برنامه‌نویسی آن‌ها بسیار زیاد است.
پیچیدگی اینچنینی، یعنی رایانش کوانتومی احتمالا تنها در وظایف بسیار خاص کاربرد خواهد داشت.
*خودروهای برقی را در خانه شارژ کنید!
البته هیچ‌یک از این موارد، باعث کاهش اهمیت برتری کوانتومی گوگل نمی‌شوند. ناگفته نماند با توجه به خبر منتشر شده، امروز می‌دانیم کامپیوترهای کوانتومی بیش از همیشه به واقعیت نزدیک شده‌اند.
وارد کانال آپارات ما شوید تا ویدیوهای بیشتر را ببینید کانال تلگرام رو از دست ندید خبرهای بیشتری براتون داریم
