این پیشرفت‌ها، مرزهای آنچه سیستم‌های کوانتومی می‌توانند به دست آورند، افزایش و نشان می‌دهند که رایانه‌های کوانتومی در مقیاس بزرگ به‌زودی در دسترس خواهند بود.

وعده محاسبات کوانتومی

نتایج تحقیقات علمی منتشرشده در سایت گاورمنت نشان داد، رایانه‌های کوانتومی با استفاده از اصول قدرتمند مکانیک کوانتومی، رویکرد جدیدی برای محاسبات ارائه می‌کنند. برخلاف رایانه‌های کلاسیک که برای نمایش داده‌ها به صورت صفر و یک به بیت‌ها تکیه می‌کنند، رایانه‌های کوانتومی از کیوبیت‌ها استفاده می‌کنند که به دلیل پدیده برهم نهی یا همزمانی، می‌توانند همزمان در چندین حالت وجود داشته باشند. این ویژگی منحصربه‌فرد به رایانه‌های کوانتومی اجازه می‌دهد تا اطلاعات زیادی را به‌صورت موازی پردازش و مشکلات را رفع کنند که این نوع عملکرد برای رایانه‌های کلاسیک غیرممکن است.

بهبودهای اخیر در عملکرد کیوبیت نشان‌دهنده نقطه عطف بزرگی است. محققان با موفقیت مدت زمانی را که کیوبیت‌ها می‌توانند حالت کوانتومی خود را حفظ کنند، تمدید کرده‌اند که عاملی حیاتی برای اجرای محاسبات پیچیده است. این پیشرفت به این معنی است که سیستم‌های کوانتومی می‌توانند محاسبات طولانی‌تر و پیچیده‌تری را انجام دهند که آنها را به حل مسائل دنیای واقعی نزدیک‌تر کند. برای مثال، رایانه‌های کوانتومی می‌توانند با حل مسائل بهینه‌سازی و شبیه‌سازی رفتار مولکولی در سطحی که رایانه‌های کلاسیک به سادگی قادر به مطابقت با آن نیستند، زمینه‌هایی مانند رمزنگاری، علم مواد و داروسازی را متحول کنند.

این پیشرفت‌ها در برابر غول‌های فناوری مانند نون (Neven) که بر اهمیت طراحی‌های منطقی مقیاس‌پذیر کیوبیت تاکید دارند نادیده گرفته نشده‌اند. نون بر این باور است که آخرین پیشرفت‌ها سیگنال واضحی را نشان می‌دهد که رایانه‌های کوانتومی دیگر صرفا نظری نیستند، آنها به سرعت در حال تبدیل شدن به ابزارهای عملی هستند که قادر به انجام محاسبات مفید و تجاری هستند.

فناوری در حال تکامل

مایکروسافت همچنان با رویکرد محاسبات کوانتومی جدید خود به تکامل ادامه می‌دهد و سیستم مجازی‌سازی کیوبیت را معرفی می‌کند. این فناوری بهبود کارایی و قابلیت اطمینان کیوبیت‌ها را نشان می‌دهد و به آنها اجازه می‌دهد تا برای کاربردهای گسترده‌تر مورد استفاده قرار گیرند. تعهد مایکروسافت به ادغام فناوری کوانتومی در مجموعه محصولات خود نشان‌دهنده شناخت روزافزون پتانسیل محاسبات کوانتومی است.

فرصت‌ها و چالش‌های آینده

اگرچه محاسبات کوانتومی راه درازی را پیموده اما مسیر به سوی پذیرش گسترده چالش برانگیز است. هزینه، همچنان یکی از مهمترین موانع است. ساخت و نگهداری رایانه‌های کوانتومی به تجهیزات و محیط‌های بسیار تخصصی مانند دماهای بسیار پایین نیاز دارد که باعث گران شدن آنها می‌شود. برای اطمینان از قابلیت اطمینان سیستم‌های کوانتومی، باید بر چالش‌هایی مانند ثبات کیوبیت و نرخ خطا غلبه کرد.

در حال حاضر، محاسبات کوانتومی عمدتا به آزمایشگاه‌های تحقیقاتی و موسسات تخصصی محدود می‌شود، اگرچه پیشرفت با سرعتی سریع در حال انجام است.

رایانه‌های کوانتومی می‌توانند مشکلاتی را حل کنند که فراتر از توانایی‌های سیستم‌های کلاسیک است. به‌عنوان مثال، آنها می‌توانند به‌طور چشمگیری رمزنگاری را تقویت کنند، روش‌های رمزگذاری عملا نشکن ایجاد کنند، یا واکنش‌های شیمیایی را در سطح اتمی شبیه‌سازی کنند که منجر به پیشرفت‌هایی در کشف دارو و علم مواد شود. صنایعی مانند امور مالی، مراقبت‌های بهداشتی و لجستیک می‌توانند مزایای تحول‌آفرینی را مشاهده کنند زیرا الگوریتم‌های کوانتومی برای بهینه‌سازی عملیات، پیش‌بینی روندها و حل مشکلات پیچیده سریعتر از همیشه توسعه می‌یابند.

بازار رقابتی کوانتومی

بازار محاسبات کوانتومی به سرعت در حال گسترش و رقابت در حال تشدید است. از آنجایی که شرکت‌هایی مانند مایکروسافت سرمایه‌گذاری قابل‌توجهی در تحقیقات کوانتومی انجام می‌دهند، دیگر بازیگران صنعت فناوری نیز از این موضوع دور نیستند. انتظار می‌رود که علاقه و سرمایه‌گذاری رو به رشد همچنان ادامه داشته باشد و پیش‌بینی‌ها حاکی از آن است که فناوری کوانتومی می‌تواند در برنامه‌های تجاری روزمره در دهه آینده ادغام شود. این تغییر احتمالا منجر به تغییر در محاسبات خواهد شد و قابلیت‌های جدیدی را که قبلا غیرقابل تصور بودند، امکان‌پذیر می‌کند.

مفاهیم امنیتی

محاسبات کوانتومی همچنین چالش‌ها و فرصت‌های جدیدی را از نظر امنیت سایبری معرفی می‌کند. از یک طرف، سیستم‌های کوانتومی می‌توانند رمزگذاری داده‌ها را با توسعه اشکال جدیدی از رمزگذاری کوانتومی که شکستن آنها با رایانه‌های کلاسیک عملا غیرممکن است، متحول کنند. از سوی دیگر، قدرت محاسبات کوانتومی می‌تواند به‌طور بالقوه استانداردهای رمزگذاری فعلی را بشکند و خطر قابل‌توجهی برای امنیت داده‌ها ایجاد کند. در نتیجه، چشم‌انداز امنیت سایبری برای همگام شدن با قابلیت‌های رایانه‌های کوانتومی باید به سرعت تطبیق یابد.

با پتانسیل ایجاد انقلاب در صنایع مختلف از امور مالی گرفته تا مراقبت‌های بهداشتی، امکانات بی‌پایان هستند. از آنجایی که شرکت‌هایی مانند نون و مایکروسافت همچنان مرزهای فناوری کوانتومی را پیش می‌برند، ما به دنیایی نزدیک می‌شویم که رایانه‌های کوانتومی مشکلاتی را حل می‌کنند که زمانی غیرممکن به نظر می‌رسید.

بر اساس مقاله «مروری بر کامپیوترهای کوانتومی و برخی الگوریتم های کوانتومی» منتشر شده در اولین کنفرانس بین‌المللی فناوری اطلاعات، مدیریت و رایانه (۱۴۰۳)، رایانه‌های کوانتومی نوع جدیدی از رایانه‌ها هستند که از اصول مکانیک کوانتومی برای انجام محاسبات استفاده می‌کنند. در حالی که رایانه‌های معمولی به بیت‌ها به‌عنوان واحد پایه اطلاعات دسترسی دارند که می‌توانند صفر یا یک باشند، رایانه‌های کوانتومی از کیوبیت‌ها استفاده می‌کنند و این کیوبیت‌ها می‌توانند صفر، یک یا هر دو به‌طور همزمان (برهم نهی) باشند. این قابلیت به آنها اجازه می‌دهد تا به‌طور همزمان چندین احتمال را بررسی کنند و آنها را برای حل برخی از مسائل خاص بسیار قدرتمند ساخته است. با وجود اینکه رایانه‌های کوانتومی هنوز در مراحل اولیه توسعه خود هستند، اما پتانسیلی انقلابی در زمینه‌هایی مانند پزشکی، علم مواد و هوش مصنوعی دارند.

همچنین در مقاله «بررسی ضرورت ساخت کامپیوترهای کوانتومی و آشنایی با ویژگی‌ها و کاربرهای آنها» منتشرشده در نوزدهمین کنفرانس ملی مهندسی برق، کامپیوتر و مکانیک (۱۴۰۲)، نیز ذکر شده است، این دستگاه‌ها سرعت قابل توجهی را نسبت به رایانه‌های معمولی برای برنامه‌های کاربردی مانند شیمی کوانتومی، بهینه‌سازی، یادگیری ماشین، رمزنگاری، شبیه‌سازی کوانتومی و سسیستم معادلات خطی وعده داده‌اند.

انتهای پیام