کامپیوترهای کوانتومی

کامپیوترهای کوانتومی نسل جدیدی از پردازش‌های کامپیوتری هستند که آینده جهان را تغییر می دهند. اساس کار این کامپیوترها ذخیره‌سازی و انجام عملیات روی داده‌ها با استفاده از قوانین فیزیک کوانتوم است. با توجه به کاربرد زیاد این رایانه‌ها، اگر در مقیاس بزرگ ساخته شوند می‌توانند باعث تحویلی عظیم در جهان شوند. در واقع کامپیوترهای کوانتومی به درمان بیماری‌ها و حل مسائل چالش‌برانگیز کمک بسیاری می‌کنند.

در ادامه این مقاله به بررسی نسل جدید کامپیوترهای کوانتومی و مفهوم پردازش کوانتومی می‌پردازیم.

آشنایی با نسل جدید کامپیوترهای کوانتومی و عملکرد آن‌ها

پیش از آنکه به بررسی رایانه‌های کوانتومی بپردازیم لازم است مروری بر عملکرد کامپیوترهای معمولی داشته باشیم. همان‌طور که می‌دانید اساس عملکرد کامپیوترهای معمولی بیت‌های منطقی است. از کنار هم قرار گرفتن 0 و 1 ها دستورات مختلفی به وجود می‌آید و رایانه با پردازش آن‌ها محاسبات را به‌درستی انجام می‌دهد.

مقدار بیت در کامپیوترهای معمولی در هرلحظه تنها می‌توانند 0 یا 1 باشد اما در کامپیوترهای کوانتومی هر بیت در هرلحظه می‌تواند بیش از یک مقدار داشته باشد به همین دلیل کامپیوترهای کوانتومی قدرت پردازش و همچنین سرعت بالایی دارند.

در واقع در نسل جدید کامپیوترهای کوانتومی برای ذخیره داده‌ها به‌جای بیت از کیوبیت استفاده می‌کنند یعنی در آن واحد می‌توانند 0 و 1 را به‌طور هم‌زمان داشته باشند و می‌توانند در مدت‌زمان اندک و مصرف انرژی کمتری نسبت به کامپیوترهای معمولی، داده‌ها را پردازش و محاسبه کنند.

در یک سیستم کوانتومی هرچه تعداد کیوبیت‌ها بیشتر باشد، قدرت کامپیوترهای کوانتومی افزایش می‌یابد. این ذرات کوچک در دمای بالای صفر درجه نیز می‌توانند فعالیت کنند.

با توجه به این نکته که هر بیت در کامپیوترهای معمولی در هرلحظه تنها یک مقدار را می‌پذیرد، مجموعه بیت‌ها در این نوع کامپیوترها 172 یا 236 است اما درسیستم کوانتومی در هرلحظه می‌تواند 172 و 236 را به‌طور هم‌زمان داشته باشد یا اینکه هر مقدار بین این دو عدد را در یک لحظه پشتیبانی کند.

تفاوت کامپیوترهای کوانتومی با کامپیوترهای معمولی چیست؟

شرکت گوگل با همکاری سازمان ناسا موفق به تولید کامپیوترهای کوانتومی شده‌اند. این رایانه‌ها با نمونه رایانه‌های امروزی بسیار متفاوت هستند ازاین‌جهت که قدرت کامپیوترهای کوانتومی در پردازش داده‌ها 100 میلیون بار نسبت به رایانه‌های امروزی بیشتر است.

کامپیوترهای کوانتومی نسل جدید رایانه‌هایی هستند که بر اساس تئوری کوانتوم طراحی شده‌اند و برای مطالعه مواد مختلف در سطح اتمی و زیر اتمی مناسب هستند.

اگرچه رایانه‌های امروزی در پردازش اطلاعات سرعت قابل قبولی دارند اما نسل جدید کامپیوترهای کوانتومی در بهینه‌سازی، پردازش و… داده‌ها بسیار پرسرعت و قدرتمند عمل می‌کنند و این یک مزیت ویژه برای رایانه‌های کوانتومی محسوب می‌شود.

در رایانه‌های امروزی داده‌ها توسط بیت‌های الکترونیکی به صفر یا یک طبقه‌بندی می‌شوند درحالی‌که کوبیت‌های مدل کوانتومی علاوه بر تشخیص صفر و یک می‌توانند هردو مقدار را در برگیرند.

طبق گفته شرکت‌های فعال در این زمینه، رایانه‌های کوانتومی بسیاری از اعمال و داده‌هایی که کامپیوترهای عادی قادر به پردازش آن‌ها نیستند را در کسری از ثانیه پردازش می‌کنند و این امر به‌نوبه خود تحولی بزرگ در دنیای تکنولوژی است.

مزایای کامپیوترهای کوانتومی و کاربرد آن‌ها

نسل جدید کامپیوترهای کوانتومی پنجره‌ای به‌سوی دنیای جدید تکنولوژی هستند. این ابر رایانه‌ها دارای مزایای زیادی هستند از جمله این مزایا می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• انجام فعالیت‌های بزرگ در حوزه‌های صنعت، تحقیقات و…
• جست‌وجوی داده‌ها در زمانی کوتاه
• کاربرد ویژه در هوش مصنوعی
• کاربرد ویژه این ابر رایانه‌ها در امور مالی و امور نظامی
• مطالعه مواد در سطح اتمی و زیر اتمی
• شبیه‌سازی مدل‌های مختلف با استفاده از اتم‌ها و مولکول‌ها
• مدل‌سازی و طراحی ویژه اتم‌ها به کمک رایانش کوانتومی
• کارایی یک اتم به‌عنوان یک بیت حافظه در رایانه‌های کوانتومی جهت انتقال داده‌ها در کسری از ثانیه
• قدرت و سرعت نسل جدید کامپیوترهای کوانتومی نسبت به رایانه‌های امروزی بسیار بیشتر است.

عملکرد نسل جدید کامپیوترهای کوانتومی چگونه است؟

تمام مراحل پردازش و حل یک مسئله در کیوبیت‌های یک رایانه کوانتومی انجام می‌شود و تنها لازم است مقدار کیوبیت‌ها را بخوانیم تا به جواب مسئله دست یابیم.

برای ایجاد این کیوبیت‌ها در یک سیستم کوانتومی لازم است کامپیوتر را در دمای نزدیک به صفر درجه قرار دهیم تا این بیت‌ها دارای خاصیت کوانتومی شده و قابل‌رؤیت شوند؛ بنابراین این رایانه‌ها در محل کار و خانه قابل استفاده نیستند و تنها در آزمایشگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

اگرچه استفاده این سیستم‌های کوانتومی برای همه افراد ممکن نیست اما در آینده رایانه‌های کوانتومی بسیار پیشرفته‌تر از عصر حاضر می‌شوند و دنیایی جدید از تکنولوژی به روی ما گشوده خواهد شد.

با ورود نسل جدید کامپیوترهای کوانتومی به عرصه جهانی شاهد بروز تغییر بزرگی در جهان خواهیم بود. همچنین بسیاری از شرکت‌ها مایل به فعالیت در زمینه توسعه این رایانه‌ها هستند از جمله:
• گوگل
• مایکروسافت
• IBM
• HP
• Intel
و…

سرعت پردازش و قدرت کامپیوترهای کوانتومی به‌قدری زیاد است که با گسترش این فناوری شاهد کاووش بیشتر در جهان هستی خواهیم بود. درواقع تمام محاسبات و مدل‌سازی‌هایی که تا اکنون قادر به انجام آن‌ها نبودیم را می‌توانیم با استفاده از این ابر رایانه‌ها انجام بدهیم.

سخن پایانی

همان‌طور که در مقاله ذکر شد، نسل جدید کامپیوترهای کوانتومی جدیدترین نمونه کامپیوترها هستند که می‌توانند تحولی بزرگ در جهان ایجاد کند.

این ابر رایانه‌ها بر اساس تئوری کوانتوم به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که در آن واحد می‌توانند داده‌ها را در غالب 0 و 1 پردازش کنند. رایانه‌های کوانتومی به دلیل شرایط خاصی که در جهت نگهداری دارند، فقط در آزمایشگاه‌های خاصی قابل استفاده هستند. این ابر رایانه‌ها در مدل‌سازی، محاسبات خاص، طراحی و هوش مصنوعی و… دارای کاربرد زیادی هستند. سرعت این کامپیوترها نسبت به رایانه‌های امروزی 100 میلیون بار بیشتر است. درواقع نسل جدید کامپیوترهای کوانتومی سبب ایجاد تحولی عظیم در تکنولوژی جهانی می‌شود.