شرايط آژانس جاسوسي آمريکا براي IBM در زمينه‌ي پژوهش‌هاي کامپيوترهاي کوانتومي
شرايط آژانس جاسوسي آمريکا براي IBM در زمينه‌ي پژوهش‌هاي کامپيوترهاي کوانتومي شايد در ابتدا مانند فيلم‌هاي جيمزباند باشد، اما ساخت ابزارهاي شخصي مخرب مانند ساعت مچي قابل انفجار و يا خودروي استون مارتين مسلح به سلاح گرم واقعيت دارد. اين‌ها شايد پيامدهاي شروطي است که براي يک گروه محقق درباره‌ي کامپيوترهاي کوانتومي اعمال شده است. کامپيوترهاي کوانتومي عملکرد بسيار بهتري نسبت به کامپيوترهاي کلاسيک دارند و سنگ بناي عملکرد آن‌ها، واحد کيوبيت است.
بيشتر تلاش‌هايي که در حوزه‌ي رايانه‌هاي کوانتومي ديده مي‌شود، مربوط به ساخت آرايه‌هاي بزرگتري از کوانتوم بيت يا همان کيوبيت‌ها است. دانشمندان اين کار را با استفاده از حلقه‌هاي فلزي ابررسانا که در ميدان مغناطيسي به دام افتاده‌اند انجام مي‌دهند. کيوبيت‌ها بر اساس خاصيت کوانتوميشان مي‌توانند همزمان در دو مکان حضور داشته باشند و از طريق خاصيت درهم‌تنيدگي کوانتومي مي‌توانند روي کيوبيت‌هاي دور از خودشان اثر بگذارند. چالش مهمي که وجود دارد اين است که بتوان اين فرآيندها را به اندازه‌ي کافي طولاني کرد تا محاسبات رايانه‌اي اجرا شوند. به عنوان گام بعدي سازمان پژوهش‌هاي پيشرفته‌ي اطلاعات امريکا (IARPA) بودجه‌اي را در اختيار IBM قرار داده و از محققان اين مرکز خواسته تا آرايه‌ي بزرگي از کيوبيت‌ها را بسازند که بتواند عملکردهاي پيچيده‌ي رايانه‌اي را انجام دهد.
جري چو (Jerry Chow)، مدير محاسبان کوانتومي آزمايشگاهي در IBM مي‌گويد: «ساخت آرايه‌هاي بزرگ کيوبيتي استدلالي کدگذاري شده به زمان زيادي احتياج دارد. ممکن است اين بسته‌هاي کيوبيتي در آينده بخش مهمي از دنياي رايانه‌هاي کوانتومي را تشکيل دهند.»
يک رايانه‌ي کوانتومي به عنوان نماينده‌اي از دنياي کوانتوم، بسيار سريع تر از يک کامپيوتر کلاسيک است، زيرا مي‌تواند محاسبات را به طور همزمان اجرا کند. ساخت يک کيوبيت استدلالي نقطه‌ي عطف بعدي موجود درباره‌ي رايانه‌هاي کوانتومي است. اما اسکات آرانسون (Scott Aaronson)، محقق نظري کامپيوتر در MIT مي‌گويد: «دستيابي به اين نقطه هدفي است که بسياري از گروه‌هاي پژوهشگر به سمت آن پيش مي‌روند. اما هنوز نتوانسته‌اند به آن برسند.»
آرانسون ادامه مي‌دهد: «ما در زماني هستيم که گروه‌هاي علمي با يکديگر به رقابت مي‌پردازند و گام به گام به اين هدف نزديک تر مي‌شوند. دستيابي به کيوبيت‌هاي استدلالي يک هدف منطقي و واقع بينانه است، نه يک چشم‌انداز دوردست و بلندپروازانه.»
يکي از مهم ترين قابليت‌هاي کامپيوترهاي کوانتومي که مورد علاقه‌ي سازمان‌هاي اطلاعاتي امريکاست، قابليت رمزگشايي و کدخواني است. به همين دليل است که سازمان پژوهش‌هاي پيشرفته‌ي اطلاعات امريکا بودجه‌ي زيادي را براي انجام پژوهش‌هايي از اين دست صرف کرده است.
در اوايل امسال، IBM از ساخت يک آرايه‌ي چهار کيوبيتي خبر داد که قادر به تشخيص خطاهاي موجود در فرآيندهاي کوانتومي است. سازمان پژوهش‌هاي پيشرفته‌ي اطلاعات امريکا روي اين بخش نيز سرمايه گذاري کرده است. زيرا احتمالاً در آينده کامپيوترهاي کوانتومي احتياج به بخش مهمي براي تشخيص خطاهايي دارند که در سيستم بروز مي‌کند. همچنين اين رايانه‌ها به آرايه‌هايي براي تصحيح خطاها نياز دارند. هدف نهايي IBM اين است که آرايه‌هاي استدلالي خود را در بسته‌هايي با سي کيوبيت ايجاد کند و هم اکنون پژوهش‌هاي لازم براي ساخت اين آرايه‌هاي استدلالي در جريان است.
جري چو مي‌گويد: «چالش که دراين باره پيش روي ما قرار دارد، اتصال فيزيکي تعداد بيشتري از کيوبيت‌ها است. براي مثال تمام اتصال‌هاي کيوبيتي بايد طوري باشند که در ارسال و دريافت سيگنال‌هاي ورودي و خروجي اشتباهي رخ ندهد و داده‌هاي غير هدفمند جابجا نشوند. راه حل‌هايي براي غلبه بر‌اين مشکل پيش بيني شده است. مانند ساخت شبکه‌اي سه بعدي از کيوبيت‌ها به جاي صفحه‌ي دو بعدي و تخت.» چالش ديگر پيش روي پژوهشگران ايجاد انسجام بيشتر ميان کيوبيت‌ها است که منجر به حفظ حالت‌هاي کوانتومي براي مدت زمان بيشتري مي‌شود. اگر آرايه‌هاي کيوبيتي انسجام لازم را داشته باشند، زمان موردنياز براي اجراي فرآيندهاي محاسبات در اختيار کامپيوتر قرار مي‌گيرد.
جري چو مي‌گويد: «ما اکنون با ايجاد انسجام ميان کيوبيت‌هاي تکي توانسته‌ايم حالات کوانتومي را بين 50 تا 100 ميکروثانيه بيشتر پايدار نگه داريم. اما تلاش مي‌کنيم تا اين زمان را افزايش دهيم و اعتقاد داريم که اين حداقل زمان قابل افزايش است. برنامه‌ي پنج ساله‌اي که IBM آن را دنبال مي‌کند در نهايت مي‌تواند به ساخت آرايه‌ي کيوبيتي استدلالي منجر شود. اما اين به معني پايان کار پژوهشي در حوزه‌ي کامپيوترهاي کوانتومي نيست و هنوز تا راه زيادي داريم تا روزي فرا برسد که رايانه‌هاي کوانتومي جايگزين کامپيوترهاي کلاسيک شوند.
در پنج سال آينده، رايانه‌هاي موسوم به «کامپيوترهاي کوانتومي آنالوگ» که آرايه‌هاي 50 تا 100 کيوبيتي دارند، به محققان در شبيه‌سازي فعل و انفعالات کوانتومي کمک خواهند کرد هم اکنون يک شرکت کانادايي به نام دي ويو (D-Wave) به سفارش گوگل براي آزمايشگاه هوش مصنوعي گوگل يک رايانه‌ي کوانتومي را ساخته و بارگذاري کرده است.اين نوع رايانه‌ها قادر به حل مسئله‌هاي بهينه سازي هستند.
منبع:
IEEE
Dwavesys.com
The Telegraph
منابع مفید:
کامپیوترهای کوانتمی چگونه کار می کنند؟
کامپیوترهای کوانتمی
محاسبات کوانتمی
رمزنگاری: ۱ - ۲ -۳
امنیت بالاتر محیط مجازی
نقاط و سلول های کوانتمی: پژوهش ها و کاربردها
کامپیوترهای کوانتمی به چه مقدار انرژی نیاز دارند؟
How Quantum Computers Work?
Can Quantum Dots Compute? (IEEE)
Quantum Dot - WIKI