رایانش کوانتومی گام بزرگ بعدی در رایانش و نویدبخش پیشرفت‌های رو به افزایشی در زمینه هوش مصنوعی و یادگیری ماشین در دهه بعدی و پس از آن است. این دستاوردها منجر به پیشرفت‌های قابل ملاحظه در بهداشت و درمان، داروسازی، تولید کود، ارتقای باتری‌ها و خدمات مالی خواهد شد.
رایانه‌های کوانتومی در ۱۰ تا ۱۵ سال آینده می‌توانند به یک شهروند با پس‌انداز بازنشستگی کمک کنند تا تصمیمات مالی بهتری را با محاسباتی که واسط معاملاتی برایش انجام می‌دهد بگیرد.
اکنون شرکتIBM با ۱۵ سیستم کوانتومی گسترده خود جلودار رایانش کوانتومی در دنیا است. اما گوگل، آمازون، اینتل، مایکروسافت و هانی وِل نیز از جمله شرکت‌های قدرتمند فناوری رایانه‌ای هستند که در زمینه رایانش کوانتومی کار می‌کنند.
رایانش کوانتومی نمی‌تواند فاصله زیادی با راه حلی برای تحت کنترل در آوردن شیوع بیماری کرونا ویروس جدید یاCOVID-19 داشته باشد. اما به طور قطع این شاخه نوظهور از دانش رایانه به دانشمندان و پژوهشگران کمک خواهد کرد با بحران‌های آینده مقابله کنند. دانشمندانIBM اکنون از خود می‌پرسند آیا می‌توانند مدت زمان لازم برای کشف یک راه درمانی را فشرده و سرعت رسیدن به داروی نهایی را افزایش دهند؟ هدف آنها این است هر کاری که می‌توانند با ضریب ۱۰ برابر و چه بسا ۱۰۰ برابر بهتر در زمینه کشف مواد، ترکیبات شیمیایی و مواردی از این دست انجام دهند.
رایانش کوانتومی چیست؟
شاید به نظر برسد فهمیدن رایانش کوانتومی و شاخه ای از فیزیک، یعنی مکانیک کوانتوم که این دانش نوظهور آن را در کنترل خود در می‌آورد آسان نیست. ماشین‌های رایانه‌ای که میلیون‌ها دلار قیمت دارند از روی مدل‌های موجود در طبیعت وحشی طراحی و ساخته می‌شوند.
به ساده‌ترین بیان، این رایانه‌ها بسیار پرقدرت‌تر از رایانه‌های کلاسیک هستند. واحدهای بنیادی آنها در قالب بیت‌های
۱ و ۰ بیان می‌شوند. رایانش کوانتومی با وجود بیت‌های کوانتومی یا کیوبیت‌ها(qubits) خیز بلندی در فناوی رایانه‌ای خواهد کرد.
می‌توانیم به شکل دیگری آن را تعریف کنیم. وقتی سکه‌ای را به هوا می‌اندازیم یا شیر می‌آید یا خط. در زبان رایانه‌های کلاسیک یاs1 می‌آید یاs0 اما اگر سکه هنوز در حال چرخیدن باشد وضعیت چگونه خواهد شد؟ این همان حالتی است که درباره کیوبیت‌ها وجود دارد که لزوماً ۱ یا ۰ نیستند، اما تمامی احتمالات بین ۱ و ۰ را شامل می‌شوند.
حالا یک تشبیه دیگر را تصور کنیم. اگر در دنیای فیزیکی خودمان دو سکه را به هوا پرت کنیم، شیر یا خط یکی از آنها ربطی به شیر یا خط سکه دیگر نخواهد داشت. اما کیوبیت‌ها در حالت‌های مختلف به طور همزمان به هم پیچیده می‌شوند. لحظه بیان این واقعیت فیزیکی مشابه آن لحظه‌ای از تاریخ است که گفته شد زمین صاف و مسطح نیست. اکنون هم مثل زمانی که فیثاغورث اعلام کرد زمین گرد است، انقلابی در دنیای علم در حال وقوع است.
چیپ یک رایانه کوانتومی در دمایی سردتر از دمای فضا، درون استوانه‌ای که بخشی از یک دستگاه یخچالی پیچیده است نگهداری می‌شود. این سیستم از بیش از ۲۰۰۰ اجزای مختلف ساخته شده است. در سال ۲۰۱۶ شرکتIBM نخستین شرکتی بود که یک رایانه کوانتومی را در وضعیت ابری قرار داد تا هر کسی که اطلاعات رایانه‌ای دارد بتواند کار با آن را تجربه کند.
در حال حاضر بیش از ۲۰۰۰۰۰ کاربر ثبت شده در ۱۴۰ کشور جهان، بیش از ۱۵۰ میلیارد برنامه و عملیات را با رایانه‌های کوانتومیIBM انجام می‌دهند. این رایانه‌ها ماهانه ۱۲۰۰۰ کاربر فعال دارند و در یک روز رایانه‌های مجهز به رایانش ابری بیش از ۴۰۰ میلیون مدار کوانتومی را فعال می‌کنند. شرکتIBM با بیش از ۱۰۰ دانشگاه، آزمایشگاه ملی و شرکت در حوزه کوانتوم قرارداد امضاء کرده است.
برای مثال، پژوهشگران کوانتومIBM با همتایان خود در شرکت خودروسازی «دایملر» وابسته به «مرسدس بنز» تیمی تشکیل داده‌اند تا نسل بعدی باتری‌ها را برای خودروهای برقی بسازند. این شرکت همچنین درصدد آغاز همکاری با شرکت هواپیمایی «دلتا ایرلاینز» است تا در حوزه تجارت سیر و سیاحت از فناوری کوانتومی بهره بگیرد.
شرکت گوگل در اکتبر سال گذشته اعلام کرد که توانسته است به برتری کوانتومی دست پیدا کند. این شرکت ادعا کرده که موفق شده است محاسبه‌ای را که انجام آن طبق فرضیات برای یک ابررایانه فوق پیشرفته ۱۰۰۰۰ سال طول می‌کشد در عرض ۲۰۰ ثانیه انجام دهد.
ادعاهای شرکت‌های بزرگ رایانه‌ای درباره رایانش کوانتومی همچنان ادامه دارند. شرکت هانی وِل نیز ادعا کرده که قدرتمندترین رایانه ممکن را ساخته است و در اواسط ۲۰۲۰ آن را عرضه خواهد کرد.
با این همه، فناوری رایانش کوانتومی هنوز در دوران آغازین زندگی خود است. شرکتIBM بر این باور است که رایانش کوانتومی اکنون درست در نقطه‌ای از تکامل خود قرار دارد که هوش مصنوعی در سال ۲۰۱۰ در آن نقطه قرار داشت. آنها معتقدند که در حال حاضر هیچ کسی در سیاره زمین رایانه ای کوانتومی ندارد که بتواند بهتر از رایانه‌های کلاسیک عمل کند.
درباره خطرات امنیتی رایانه‌های کوانتومی نیز اظهار نظرهایی وجود دارد. این احتمال وجود دارد که رایانه‌های کوانتومی که تحمل‌پذیری خطای (fault-tolerance) آنها زیاد است، پتانسیل نفوذ به سیستم‌های رمزگذاری فعلی را داشته باشند.
البته چنین رایانه‌هایی هنوز وارد بازار نشده‌اند. شرکت IBM در حال همکاری با «مؤسسه ملی استاندارد و فناوری» (NIST )است تا استانداردهای رمزگذاری را تغییر دهد. بدین ترتیب امیدوار هستند که در حین حفظ کارایی سیستم‌های کوانتومی آنها را از هر گونه نفوذی ایمن نگه دارند.
اگرچه مهندسانIBM تخمین می‌زنند سال‌ها طول می‌کشد تا تهدیدات امنیتی رایانه‌های کوانتومی زندگی ما را تحت‌الشعاع قرار دهد، نباید از بروز این مشکل غافل باشیم. هنوز سال‌ها زمان لازم است تا بتوانیم یک رایانه کوانتومی را روی میز اتاق خود داشته باشیم.
سازندگان رایانه‌های کوانتومی با دقت در تعامل اتم‌ها، مولکول‌ها و نور طبیعت را یک رایانه بزرگ می‌دانند. پرسش قابل تأمل این است: آیا می‌توانیم سر در بیاوریم این برهم کنش‌ها چگونه در طبیعت انجام می‌شوند و سپس از آنها برای برطرف کردن نیازهای رایانه‌ای دنیای متمدن انسانی الگوبرداری کنیم؟

code