رایانش کوآنتومی چیست؟ یک توضیح ساده برای همه افراد!

نوشته اصلی این مطلب توسط برنارد مار یک نویسنده ممتاز در زمینه تکنولوژی و بیزینس نوشته شده است و ترجمه آن به شما ارائه می گردد.

فکر کردن به تکنولوژی امروزه واقعا شگفت انگیز و حتی در مواردی غیر قابل باور است. درست است که تکنولوژی آنقدر که در پنجاه سال گذشته فکر میشد و در فیلم های علمی تخیلی شاهد آن بودیم پیشرفته نشده است و مثلا شاهد ساخت ماشین زمان نیستیم (!)، اما باز هم نمی توان پیشرفت خارق العاده آن را زیر سوال برد. تنها فکر کردن به آن هم عجیب است، گوشی های هوشمندی که امروزه به راحتی در دست اکثریت افراد دیده می شود و اندازه آنها به حدی کوچک است که در جیب ما جا می شوند، به اندازه یک کامپیوتر پنجاه سال که اندازه یک اتاق بودند قدرتمند هستند! اما با وجود این همه پیشرفت تکنولوژی، هنوز هم جای زیادی برای پیشرفت باقی مانده است و مشکلات زیادی وجود دارند که با تکنولوژی های امروزه حل شدنی نیستند و اینجاست که رایانش کوآنتومی ( Quantum Computing ) وارد عرصه می شود.

محدودیت های کامپیوترهای کلاسیک

حالا که امروزه ترانزیستورهای، واحدهای حافظه و تعویض کامپیوترها را به اندازه یک اتم کوچک شده است، باید یک راه جدید برای فکر کردن و ساختن کامپیوترها پیدا کنیم. با اینکه کامپیوترهای کلاسیک به ما اجازه می دهند کار های شگفت انگیزی انجام دهیم، اما در نهایت در پشت پرده این کامپیوترها بیشتر شبیه یک ماشین حساب هستند که از دنباله ای از بیت ها استفاده می کنند، مقدارهایی صفر و یک که در واقع دو حالت را جایگزینی می کنند ( مثل روشن و خاموش بودن ) تا در مورد اطلاعات ورودی که به آنها ارائه می شود، با استفاده از دستورالعمل های از پیش مشخص شده ای تصمیم بگیرند و آنها را متوجه شوند. کامپیوترهای کوآنتومی قرار نیست جایگزین این کامپیوترهای کلاسیک شوند، بلکه قرار است ابزار متفاوتی باشند که از آنها برای حل مشکلاتی که فراتر از توان کامپیوترهای کلاسیک هستند استفاده شود.

امروزه که داریم وارد یک دنیای بزرگ اطلاعات می شویم که اطلاعات مورد نیاز ما برای ذخیره سازی بیشتر و بیشتر می شوند، اساسا نیاز بیشتری به صفر و یک ها و ترانزیستورها نیاز داریم. در بیشتر موارد کامپیوترهای کلاسیک محدود به انجام دادن یک کار در یک زمان می شوند، پس هرچه مشکل ما پیچیده تر باشد، زمان مورد نیاز برای حل آن هم بیشتر می شود. یک مشکلی که نسبت به کامپیوترهای امروزی به زمان و قدرت بیشتری برای حل شدن نیاز دارد، یک مشکل رام نشدنی ( Intractable Problem ) نامیده می شود و این مشکلات قرار است توسط رایانش کوآنتومی حل شود.

قدرت رایانش کوآنتومی

وقتی وارد دنیای ذرات اتمی و زیراتمی می شوید، ممکن است اتفاقاتی در راه های غیرمنتظره رخ بدهند. در واقع این ذرات می توانند در آن واحد در بیش از یک حالت وجود داشته باشند و رایانش کوآنتومی قرار است از چنین قابلیتی بهره ببرد. بجای بیت ها که رایانه های مرسوم از آنها استفاده می کنند، رایانه های کوآنتومی از بیت های کوآنتومی استفاده می کنند که کیوبیت ( Qubit ) نام دارد. برای واضح تر شدن قضیه یک مثال بزنیم. یک کُره را در نظر بگیرید. بیت های کنونی می توانند یکی از دو قطب این کره باشند، ولی کیوبیت می تواند هر نقطه ای از این کره باشد. پس رایانه های کوآنتومی که از کیوبیت استفاده می کنند می توانند حجم زیادی از اطلاعات را در خود جای دهند و در عین حال انرژی بسیار کمتری نسبت به یک کامپیوتر امروزی استفاده کنند. با وارد شدن به این دنیای رایانش کوآنتومی که در آن قوانین سنتی فیزیک جاری نیستند، می توان پردازنده هایی ساخت که به طور چشمگیری نسبت به کامپیوترهای امروزی سریع تر هستند ( شاید یک میلیون سریع تر یا بیشتر! ). درست است که چنین چیزی بسیار جذاب به نظر می رسد، اما مشکل اصلی این است که این رایانش کوآنتومی خود امری سخت است.