رایانش کوانتومی چیست؟

رایانش کوانتومی

با تو به این حجم از داده های تولیدی و محدودیت های سرعت کامپیوتر های فعلی، نیاز به یک تکنولوژی جدید با سرعت بالاتر پردازش به طور واضح احساس میشود تا بتواند پاسخگوی سرعت خیره کننده تولید اطلاعات باشد. یکی از جدی ترین راه حل های ارائه شده برای حل مشکل محدودیت پردازش کامپیوتر های فعلی استفاده از رایانش کوانتومی است که مبتنی بر فیزیک و مکانیک کوانتومی کار میکند. با استفاده از مکانیک کوانتوم محدودیت سرعت پردازش اطلاعات فوق بزرگ که مشکل اصلی بر سر راه اینگونه اطلاعات بود برداشته می‌شود و سرعت تحلیل و پردازش داده جهشی باور نکردی خواهد داشت. که این خود کمک بزرگی می تواند به توسعه سریعتر تکنولوژی بیونیک بکند.

رایانش کوانتومی چیست؟

رایانش کوانتومی یا پردازش کوانتومی پردازشی است که بر اساس قوانین فیزیک کوانتوم کار میکند و ذرات تعریف شده در این مفهوم که کوبیت نامگذاری شده اند با استفاده از خاصیت برهم نهی این ذرات میتوانند در یک لحظه بر خلاف بیت های معمولی که در هر لحظه تنها یکی از مقادیر صفر و یک را میتوانند داشته باشند، هم مقدار صفر و هم مقدار یک را در خود جای دهند. این امر موجب آن میشود که محاسبات بسیار زیادی در عین واحد انجام شده و هر زمان که نیاز بود نتیجه یکی از آنها نمایش داده شود و بقیه محاسبات به صورت همزمان در حال اجرا باشند.

به طور کلی رایانش کوانتومی از قانون موجود در مکانیک کوانتوم از جمله برهم نهی کوانتومی، تونل زنی کوانتومی و درهم تنیدگی کوانتومی به منظور انجام محاسبات داده های سنگین با سرعت بالا بهره می برد. باید دید که آیا می توان برای این سیستم پرسرعت هم نوعی فیلترشکن یا VPN در نظر گرفت یا نه؟!

از برهم نهی کوانتومی برای این منظور که به صورت همزمان یک کوبیت بتواند مقادیر صفر و یک را در خود بپذیرد که وجه تمایز اصلی بین کامپیوتر های کلاسیک و کامپیوتر های کوانتومی است و از این منظر در نقطه مقابل سیستم دودویی با بیتی قرار دارد. تونل زنی کوانتومی برای انتقال داده از هر کوبیت به کوبیت دیگر است. از در هم تنیدگی کوانتومی برای این منظور که هر کوبیت توانایی آن را داشته باشد که با سایر کوبیت ها در ارتباط باشد و حتی اگر از نظر فیزیکی در نزدیکی هم قرار نگرفته باشند. برای پیاده سازی چنین سیستمی که بتواند این ویژگی ها را داشته باشد باید از برنامه نویسی با روش های خاص و زبان های مخصوص استفاده کرد. یکی از اولین زبان های برنامه نویسی که به این منظور توسعه یافت زبان برنامه نویسی جاوای کوانتومی است.

تفاوت کارکرد رایانش کوانتومی با رایانش معمولی

شاید این سوال در ذهن شما ایجاد شود که تفاوت اصلی فرآیند رایانش کوانتومی با رایانش معمول و رایجی که هم اکنون از استفاده می کنیم در چیست؟ آیا استفاده از رایانش کوانتومی میتواند محدودیت کارکردی کامپیوتر های کنونی را رفع کند یا خیر؟ پاسخ به این سوال اندکی سخت به نظر می رسد. در واقع باید گفت که کامپیوترهای کوانتومی قادر به حل و محاسباتی که هم اکنون توسط کامپیوتر های معمولی انجام نمی‌شود، نیستند. اما با توجه به سرعت بالای آنها در انجام محاسبات محدودیت هایی که به واسطه سرعت پایین ایجاد شده را از بین می‌برد. برای مثال در مسئله تجزیه یک عدد به عامل های اول خود برای یک عدد ۲۰۴۸ رقمی توسط کامپیوتر های رایج ۷۳۰۰۰ سال به طول می انجامد در حالی که با استفاده از رایانش کوانتومی حل این مسئله تنها ۲۱٫۳ روز طول خواهد کشید. هم اکنون شرکت گوگل کامپیوتر کوانتومی ای را ساخته است که ۱۰۰ میلیون بار سریع تر از یک کامپیوتر معمولی به تحلیل اطلاعات می‌پردازد.