کامپیوترهای کوانتومی بسیار سریعتر از آنچه دانشمندان انتظار داشتند در حال پیشرفت هستند

محاسبات کوانتومی یکی از آن فناوری‌هایی است که جامعه علمی را از هم جدا کرده است. تجهیزات فنی مانند گوگل و آی‌بی‌ام با تحقیق و توسعه و بازاریابی به‌طور کامل پیش رفته‌اند، در حالی که بسیاری از محققان مستقل ادعا کرده‌اند که کامپیوترهای کوانتومی هرگز کار نمی‌کنند.

با این حال، اکثر افرادی که در این زمینه کار می کنند، معتقدند که کامپیوترهای کوانتومی قادر خواهند بود مشکلاتی را که کامپیوترهای کلاسیک نمی توانند در 10 سال آینده حل کنند، حل کنند.

این بر اساس نظرسنجی اخیر از 927 نفر با ارتباط در زمینه محاسبات کوانتومی (محققان، مدیران، مطبوعات، علاقه مندان و غیره) است که توسط QuEra انجام شده است. از میان افراد مورد بررسی، 74.9٪ "انتظار دارند که کوانتوم در 10 سال آینده جایگزینی برتر برای محاسبات کلاسیک برای بارهای کاری خاص باشد".

وقتی از آنها پرسیده شد که حوزه محاسبات کوانتومی با چه سرعتی در حال پیشرفت است، بیش از نیمی از آنها گفتند "سریعتر از آنچه انتظار داشتم" یا "خیلی سریعتر از آنچه انتظار داشتم". در میان دانشگاهیان، این تعداد به 55 درصد افزایش یافت.

اما آیا میدان به اندازه کافی سریع پیش می رود؟ سوال مهمی که هم از سوی علاقه مندان و هم مخالفان مطرح می شود این است که "کامپیوترهای کوانتومی چه زمانی مفید خواهند بود؟" متاسفانه پاسخ پیچیده است.

انتظارات کوانتومی

کامپیوترهای کوانتومی وجود دارند. لیست آزمایشگاه هایی با سیستم های کوانتومی کارآمد شامل IBM، گوگل، مایکروسافت، D-Wave، QuEra و امتیازات بیشتر است. چندین کامپیوتر کوانتومی فعال در اروپا و چین وجود دارد.

مشکل این نیست که آیا آنها وجود دارند. مهم این است که آیا آنها مفید هستند و می توانند مقیاس شوند. به بیان دیگر: هیچ کس تا زمانی که کامپیوترهای کوانتومی سودآور نباشند، اهمیتی نمی دهند و تا زمانی که نتوانند کارهای مهمی را انجام دهند که کامپیوترهای معمولی نمی توانند انجام دهند، سودآور نخواهند بود.

در سال 2019، فیزیکدان نظری، میخائیل دیاکونوف، مقاله ای نوشت و آینده محاسبات کوانتومی را به بن بست اعلام کرد. مقاله دیاکونوف با عنوان «مورد محاسبات کوانتومی» استدلال می‌کند که دانشمندان هرگز بر مشکلات نویز، مقیاس‌پذیری و کارایی لازم برای دادن مزیت مفید به رایانه‌های کوانتومی نسبت به رایانه‌های کلاسیک غلبه نمی‌کنند.

با این حال، این دیدگاه لزوماً منعکس کننده واقعیت تحقیقات محاسبات کوانتومی پیشرفته نیست. در سال 2024، تیم‌های زیادی در سراسر جهان وجود دارند که روی چالش‌های فردی بی‌شمار مرتبط با توسعه رایانه‌های کوانتومی مفید کار می‌کنند.

درست مثل اینکه بازی Grand Theft Auto V روی یک مین فریم کلاسیک ساخته شده در دهه 1950 غیرممکن بود، ایده حل مشکلات محاسباتی حل نشدنی کنونی با یک کامپیوتر کوانتومی ساخته شده در سال 2019 نیز ارزشی ندارد.

مشکلات کوانتومی

حوزه محاسبات کوانتومی از زمانی که دیاکونوف مقاله فوق الذکر خود را منتشر کرد، به طور قابل توجهی تغییر کرده است. به عنوان مثال، در سال 2019، یکی از بزرگترین چالش های توسعه دهندگان کوانتومی زیرساخت بود.

برای مثال، یکی از تلاش‌های اولیه IBM برای ساخت یک کامپیوتر کوانتومی مبتنی بر گیت، منجر به ایجاد لانه‌ای عظیم از لوله‌ها و تراشه‌ها شد. بسیاری از مردم احتمالاً کامپیوتری را دیده‌اند که شبیه یک لوستر برنجی بد بو و احتمالاً رایج‌ترین تصویر مرتبط با مقالات خبری در مورد محاسبات کوانتومی است.

همچنین ساخت آن میلیون ها هزینه داشت، به سختی میله محاسبات کوانتومی را پشت سر گذاشت و فقط برای کارکردن آن به تیمی از فیزیکدانان و یک آزمایشگاه عظیم نیاز داشت.

امروزه، در اواسط سال 2024، دانشمندان، آزمایشگاه‌ها، کسب‌وکارها و دولت‌ها بیش از هر زمان دیگری درگیر محاسبات کوانتومی هستند. پیشرفت در تصحیح خطا، تحمل خطا و زیرساخت منجر به عملکرد کوانتومی دمای اتاق و نمونه‌های متعددی از مزیت کوانتومی شده است.

چشم انداز کوانتومی

مقایسه یک کامپیوتر کوانتومی با یک کامپیوتر کلاسیک امکان پذیر نیست. احتمالاً به همان دلیلی که از موتورهای توربین گاز برای تأمین انرژی تلویزیون‌هایمان استفاده نمی‌کنیم، در آینده قابل پیش‌بینی رایانه‌های کوانتومی شخصی یا لپ‌تاپ‌های کوانتومی نخواهیم داشت.

کامپیوترهای کوانتومی برای حل چالش های ساده توسعه نمی یابند. آنها برای حل مسائل پیچیده محاسباتی طراحی شده‌اند که وقتی محاسبات کلاسیک را به حد مطلق ریاضی آن رساندیم، همچنان وجود خواهند داشت.

آنها قرار نیست جایگزین آیفون شوند، اما یک روز، پیش بینی های آب و هوا، ترافیک و مالی روی صفحه نمایش آن می تواند به لطف کامپیوترهای کوانتومی بسیار دقیق تر شود.