تفاوت بیت کوین با کوانتوم

با اولین خرید از فروشگاه تخصصی کامپیوتر آسارایان یک پک آنتی ویروس برای 2 سیستم و 2 دستگاه گوشی همراه هدیه دریافت کنید.

کامپیوتر کوانتومی (Quantum Computer) چیست؟

محققان شرکت‌هایی مانند گوگل، اینتل، آی‌بی‌ام، مایکروسافت و دیگر غول‌های فناوری در تلاش برای ساخت نسل جدید کامپیوترها هستند و چند سالی که در لابراتوارها به تحقیق و توسعه در این حوزه می‌پردازند و به نظر می‌رسد که تنها چند سالی بیشتر با تجاری شدن این فناوری فاصله نداشته و در آینده‌ای نه چندان دور چیزی را مشاهده کنیم که احتمال دارد ذهنیت بشر را نسبت به پردازش و کامپیوتر تغییر دهد.

نیاز به توضیح نیست که یک کامپیوتر معمولی، مانند گوشی یا لپ‌تاپی که شما با آن در حال خواندن این مقاله هستید، یک سیستم باینری (دودویی) یا در اصل یک سیستم پردازشی Yes/No است اما برخلاف توضیحی که در بالا داده شد، داستان Quantum Computer کاملاً فرق دارد و به این دلیل آن‌ را کوانتومی می‌نامیم که از منطق باینری پیروی نمی‌کند!

در واقع، کامپیوتر کوانتومی نه تنها یک سیستم Yes/No است، بلکه در آنِ واحد هم می‌تواند Yes را شامل شود و هم No را و ماهیتی اینچنین طراحی سیستم‌هایی از این دست را پیچیده می‌سازد (در واقع، در کامپیوترهای کوانتومی وقتی که دولوپر بخواهد دست به انتخابی بر اساس منطق بزند، دیگر محدود به دستورهای شرطی نیست که در توسعهٔ سیستم‌های نرم‌افزاری رایج امروزی می‌بینیم.)

در ارتباط با کامپیوترهای معمولی،‌ مشکل اینجا است که کامپیوترهای باینری آن‌ طوری که می‌خواهیم مسائل را حل نمی‌کنند و برای این مورد مثال‌های زیادی را می‌توان ذکر کرد. مثلاً تفاوت بیت کوین با کوانتوم وقتی از این نوع کامپیوترها خواسته می‌شود مسئله‌ای را حل کنند که هر جواب آن به یک اندازه احتمال داشته باشد، منطق کامپیوتری برای ارزیابی احتمال هر جواب زمان جداگانه‌ای نیاز دارد در حالی که کامپیوترهای کوانتومی توسط مفهومی به نام Quantum Entanglement می‌توانند در آنِ واحد چندین احتمال را بررسی کنند.

آشنایی با مفهوم Quantum Entanglement
وقتی دو ذره درهم تنیده می‌شوند، پدیده‌ای به وجود می‌آید که در آن اگر هر اتفاقی برای یکی از این ذرات بیفتد، برای ذره دیگر هم همان اتفاق رخ خواهد داد که انیشتین این پدیده را Spooky Action At A Distance نامید. در همین راستا، بخش اصلی و بزرگ تحقیقات مربوط به موضوع فیریک کوانتومی که در دههٔ 1980 انجام شد بر این اصل استوار است که استفاده از Quantum Entanglement (درهم‌تنیدگی کوانتومی) خیلی از مشکلات لاینحل امروزی را رفع خواهد کرد.

با اینکه خود تکنولوژی کوانتومی در حال حاضر موجود است، اما چالش‌های بسیاری وجود دارد تا اینکه بتوان این تکنولوژی را به‌ صورت کامل پیاده‌سازی و اجرا کرد. اول اینکه ما هنوز به قدر کافی در استفاده از کامپیوترهای کوانتومی تجربه نداریم به این معنی که از نقطه نظر کاربرد، دانش و توانایی ما در زمینهٔ استفاده از کامپیوترهای کوانتومی به مراتب عقب‌تر از کامپیوترهای معمولی است مضاف بر اینکه باید بر نگرانی‌های فیزیکی و مادی هم غلبه کرد (برای مثال، پردازنده‌ها باید در گرمای شدید، در دمای صفر مطلق نگاه‌داری شوند و این یک چالش بزرگ است.)

اما از طرفی با اینکه مشکلات باورنکردنی بر سر راه وجود دارند، آینده و چشم‌انداز کاملاً روشن است. برای مثال، در دستاوردهای دانشمندان چینی، برای اولین بار یک تماس ویدئویی اصطلاحاً Space-based توسط فناوری کوانتومی رمزگذاری شد. این تماس ویدئویی بین یک دانشمند چینی در پکن و یک دانشمند اتریشی در وین برقرار شد که فاصلهٔ بین آن‌ها بیش از ۶۵۰۰ کیلومتر بود. این ارتباط ابتدا به یک ماهواره در فضا فرستاده شد و سپس به زمین برگشت. در واقع، دانشمندان به دلیل اینکه در روش‌های سُنتی ارسال فوتون‌ها مانند کابل‌های فیبر نوری قطع سیگنال وجود دارد، تصمیم گرفتند از این روش برای انجام چنین تحقیقی استفاده کنند که به دستاورهای فوق‌العاده‌ای هم نائل شدند.

نیاز به توضیح است که ارتباطات رمزگذاری‌شدۀ کوانتومی امکان ندارد که توسط یک کامپیوتر باینری هک شوند اما در عین حال ذکر این نکته هم الزامی است که موفقیت در ساخت یک کامپیوتر کوانتومی مناسب بازار می‌تواند هشداری برای اتمام نسل سیستم‌های رمزنگاری باینری باشد. از دید تئوریک، کامپیوترهای کوانتومی قادر خواهند بود رمزگذاری 128Bit مرسوم در سیستم‌های باینری را فوراً کرک کنند و این توانایی عجیب می‌تواند به منزلهٔ پایان عمر کامپیوترهای مرسوم امروزی باشد (به طور مثال، برخی بر این باورند که با آمدن کامپیوترهای کوانتومی، کریپتوکارنسی‌هایی همچون بیتکوین با مشکلات جدی مواجه خواهند شد.)

نتیجه‌گیری
شاید بهترین راه برای اینکه بتوان مقایسهٔ دقیقی بین کامپیوترهای کوانتومی و کامپیوتر مرسوم باینری انجام داد این باشد که قابلیت‌های آیفون X را با ساعت‌مچی‌های قدیمی که ماشین ‌حساب‌ داشتند مقایسه کرد!

آنچه مسلم است اینکه در آینده‌ای نه چندان دور شاهد اینترنت کوانتومی هم خواهیم بود و شاهد این ادعا هم دستاورهای محققان چینی در فیلد ارتباطات کوانتومی است که توانسته‌اند گام‌های فوق‌العاده‌ای بردارند. در واقع، اینترنت کوانتومی قابل‌هک نخواهد بود زیرا دیگر خبری از انتقال دیتا به شکل مرسومی که می‌شناسیم نیست (البته طبیعتاً خطرات و آسیب‌پذیری‌هایی کماکان وجود خواهد داشت اما به هر حال امنیت این موضوع هم توسط هوش مصنوعی تأمین خواهد شد.)

انقلاب ترسناک کوانتوم نزدیک است؟

دنیای اقتصاد : می‌گویند کامپیوترهای کوانتومی به راحتی قادر به شکستن الگوریتم‌ رمزنگاری فعلی هستند و همین می‌تواند ساختار فعلی اینترنت را به‌طور کامل به هم بریزد. دو کشور آمریکا و چین برای دسترسی سریع‌تر به این سیستم تکنولوژیک میلیاردها دلار سرمایه‌گذاری کرده‌اند. سیستمی که به کمک آن بتوانند صنعت پردازش و محاسبه جهان را متحول کنند. سوال اما این است که چه کسی زودتر تر از بقیه به این تکنولوژی دست پیدا می‌کند.

سال ۱۹۹۴، زمانی‌که کامپیوترها به وفور امروز نبود، یک ریاضی‌دان به نام «پیتر شُر»، چیزی را اختراع کرد که یک اتفاق بزرگ محسوب می‌شود. وی در سیستم خود از نوعی عملیات پردازشی به نام factoring استفاده کرد، که بعدها تبدیل به پاشنه آشیل اینترنت شد. البته آقای شُر آن زمان هیچ کامپیوتری نداشت که بتواند چنین سیستم پیچیده‌ای را روی آن پیاده کند. او تنها یک الگوریتم و یک یک برنامه نوشته بود که مخصوص یک ماشین فرضی بود، دستگاهی که یک روز بتواند مانند آنچه در مکانیک کوانتوم آمده، اجزای اتم‌ها و دیگر قسمت‌های مربوط به اتم‌ها را نشان داده و همچنین بتواند محاسباتی را انجام دهد که کامپیوترهای معمولی از انجام آن عاجز هستند. او حتی نمی‌دانست که پیاده شدن این الگوریتم ممکن است به هزاران و شاید حتی میلیون‌ها سال زمان نیاز داشته باشد. آقای شُر در سال ۱۹۹۴ در مقاله‌ای نوشت: «سوال اینجاست که آیا استفاده از مکانیک کوانتوم در یک کامپیوتر حقیقتا قدرت پردازشی کامپیوتر را بالا می‌برد؟» سوال آن روز او را حالا در دنیای امروز می‌توان پاسخ داد. سال گذشته یک تیم از شرکت گوگل به دستاورد جدید پردازشی رسید که «quantum supremacy» یا «برتری کوانتومی» نام دارد و زمانی اتفاق می‌افتد که یک کامپیوتر کوانتومی محاسبه‌ای سریع‌تر از کامپیوترهای معمولی انجام می‌دهد. دو کارمند گوگل، جاش مارتین و همکارش در پستی وبلاگی در این باره نوشتند: «ماشین ما محاسبه مدنظر را در ۲۰۰ ثانیه انجام داد، در حالی که حتی پرسرعت‌ترین سوپر کامپیوتر دنیا برای انجام چنین محاسبه‌ای ۱۰ هزار سال نیاز دارد.» ماه گذشته نیز یک تیم تحت مدیریت Pan Jianwei در دانشگاه علوم و تکنولوژی چین، در ژورنال Science اعلام کردند که سیستم کوانتومشان، محاسبه‌ای را ۱۰۰ تریلیون بار پرسرعت‌تر از کامپیوترهای معمولی انجام داد که رکورد گوگل را هم شکسته است.

در هر دو خبر، نمونه‌های اولیه تفاوت بیت کوین با کوانتوم یک ماشین نیز نمایش داده می‌شود که در یک آزمایشگاه مشغول انجام محاسبه هستند، محاسبه‌ای که از هر جنبه‌ای که فکرش را کنید، بعید به نظر می‌آید که روزی به درد انسان‌ها بخورد.

هنوز هیچ‌کس ادعا نکرده که می‌تواند از الگوریتم آقای شُر استفاده کند اما ظاهرا سرمایه‌گذاری‌های سنگینی به این منظور انجام می‌شود و صدها مهندس و متخصص از شرکت‌های بزرگی مانند گوگل، IBM و آمازون گرفته تا دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی تلاش می‌کنند تا اولین نفری باشند که این تئوری را عملی می‌کنند.

این گروه‌ها صرفا به دنبال کامپیوترهای پرسرعت‌تر نیستند بلکه می‌خواهند روش اساسی متفاوتی برای صنعت پردازش ابداع کنند. کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند منجر به انقلاب صنعتی مانند تولید ریزتراشه‌ها شوند، که توانست تاثیر عظیمی در صنعت اینترنت و تکنولوژی ایجاد کند. زیرمجموعه‌های کاربردی محاسبات دیجیتال به قدری وسیع است که می‌تواند قدرت زیادی در حوزه‌هایی مانند هوش‌مصنوعی وارد کند. چین از آن دسته کشورهایی است که مدت‌هاست در تکنولوژی کوانتوم سرمایه‌گذاری کرده است. این کشور در سال ۲۰۱۶ ماهواره‌ای به فضا اعزام کرد که در آن قدرت رمزنگاری کوانتوم - و نه صرفا پردازش کوانتوم - به نمایش گذاشته شد. البته در این حوزه نوین رمزنگاری کوانتوم، از تکنولوژی مشابه حوزه پردازش کوانتومی استفاده می‌شود.

بسیاری در این بین نگرانند که آمریکا، در حوزه کوانتوم، جایگاه برتر خود را به چین واگذار کند، زیرا برخلاف چین که در این زمینه فعال بوده، آمریکا ظاهرا استراتژی‌های محافظه‌کارانه‌تر و کم سر و صداتری در این زمینه در پیش گرفته است.

اما یکی از اصلی‌ترین مسائلی که در زمینه این حوزه جدید نگران‌کننده است، مساله امنیت است. زمانی که تکنولوژی کوانتومی همه‌گیر شود، چه اتفاقی برای حریم شخصی و تمام رمز و رازهای کاربران می‌افتد؟ آیا ممکن است یک روز از خواب بلند شویم و بفهمیم که چین تمام ایمیل‌های ما را خوانده است؟ آیا الگوریتم شُر می‌تواند تبدیل به تهدید شود؟

معنی «برتری کوانتومی»

جان مارتین از متخصصانی است که از دهه ۱۹۸۰ در زمینه کامپیوترهای کوانتوم تحقیق می‌کند. او می‌گوید: «قبل از اینکه حتی کلمه «کیوبیت» اختراع شود (کیوبیت qubit اساسی‌ترین قسمت اطلاعاتی در یک کامپیوتر کوانتوم است) -مشابه bit در کامپیوترهای معمولی اما با تفاوت‌های مهم-یک بیت می‌تواند یا صفر یا یک باشد، یک کیوبیت می‌تواند همزمان، هر دو باشد یا هر چه که بین این دو عدد است. یک بیت، یک قسمت کوچک از شارژ الکتریکی در یک تراشه سیلیکونی است، که کامپیوترهای کلاسیک از آنها استفاده کرده و عملیات‌های پردازشی خود را انجام می‌دهند. اما یک کیوبیت، یک اتم یا ذره زیر اتمی است که اطلاعات را به روشی منحصر به فرد و بر اساس قوانین کوانتوم ذخیره می‌کند. به عبارت دیگر، بیت، قسمتی جداگانه از اطلاعات است و یک کیوبیت، جزئی از مجموع اطلاعات است که با دیگر کیوبیت‌ها گره خورده است.

آقای مارتین در فعالیت‌های اولیه خود در دانشگاه کالیفرنیا، سوال‌های اساسی مطرح کرد درباره اینکه چطور می‌توان از اجزای کوچکی مانند اتم‌ها و فوتون‌ها و ذرات نور، اطلاعات استخراج کرد. اما کار کردن با اجزای ظریف و کوچکی مانند اتم‌ها ذرات، بسیار چالش‌برانگیز است. چگونه باید کاری کرد که این ذرات کوچک به گونه‌ای با یکدیگر ارتباط برقرار کنند که بتوان از ارتباط آنها محاسبات کامپیوتری مفید انجام داد. به گفته آقای مارتین، باید کیوبیت را ایزوله کرده تا منسجم بماند، اما اگر زیاد ایزوله و تفکیک شود دیگر امکان برقراری ارتباط با دیگر کیوبیت‌ها و انجام محاسبه وجود ندارد.

مارتین سال هاست با آزمایش‌هایی که با مواد مختلف و در محیط‌های مختلف انجام می‌دهد، تلاش می‌کند این تعادل را برقرار کند. مرحله بعد، به کار‌گیری کیوبیت‌ها و ارتباط آنها با یکدیگر در یک کامپیوتر است. او که بالاخره راهش را به شرکت گوگل باز کرد بقیه تحقیقات خود را آنجا و با کوانتوم کامپیوتر Sycamore (پردازنده کوانتومی که توسط گوگل توسعه داده شده) ادامه داد.

Sycamore ۵۴ کیوبیتی در داخل مجموعه‌ای از آزمایشگاه‌های شرکت گوگل در Goleta ایالت کالیفرنیا نگهداری می‌شود. این کامپیوتر کوانتومی در دمای یک درجه زیر صفر مطلق نگهداری می‌شود- کمترین دمای ممکن- یعنی ۵۰۰ درجه فارنهایت زیر صفر. این ماشین، از طریق اشعه‌های مایکروویو، در داخل دالان برنامه‌ریزی می‌شود، ذراتی که نقش کیوبیت‌ها را ایفا می‌کنند.

یکی از مسائلی که مارتین و دیگر مهندسان حوزه کوانتوم با آن روبه‌رو هستند این است که چه کار کنند که کیوبیت‌ها مدت زمان مناسبی را با یکدیگر در ارتباط باشند تا محاسبه به‌صورت صحیح انجام شود.

Superposition عبارتی است که به قابلیت قرار‌گیری کیوبیت‌ها به‌صورت همزمان در دو حالت صفر و یک اطلاق می‌شود که یک قسمت مهم از انجام عملیات کامپیوتر است. کوچک‌ترین مزاحمتی باعث می‌شود که یک کیوبیت به داخل صفر یا یک افول کرده و کل ارتباط کیوبیت‌ها با اختلال روبه‌رو شود. دمای نگهداری این دستگاه‌ها به طرز غیرقابل‌تصوری سرد است، اما کیوبیت‌ها به کوچک‌ترین اشتباه حساس هستند و سریع از هم گسیخته می‌شوند و باعث می‌شوند که کل عملیات پردازش با شکست روبه‌رو شود. ساخت یک کامپیوتر کوانتوم به اندازه کافی سخت است اما اینکه چگونه باید با آن رفتار کرد که عملیات‌ها بدون خطا و مشکل انجام شوند، آن‌قدر مشکل است که بسیاری اوقات مهندسان را کلافه می‌کند.

حتی با وجود اینکه کامپیوترهای کوانتومی امروز در دوران کودکی خود هستند، اما با این وجود نگرانی بابت مساله امنیت، همچنان پابرجاست. این دستاورد در قرن پیش رو به‌طور قطع پیشرفت‌های چشمگیری می‌کند و از همین حالا زنگ‌ خطر را به صدا درآورده است.

آژانس امنیت ملی و دیگر سازمان‌های اطلاعاتی در آینده نزدیک چشم امید زیادی به این تکنولوژی دارند اما نگرانی‌هایشان نیز بابت رازها و اسرار امنیتی همزمان افزایش می‌یابد. آمریکا برنامه‌هایی دارد که روش‌های جدید رمزگذاری را توسعه دهد، روش‌هایی که حتی دربرابر کامپیوترهای کوانتوم نیز غیرقابل رسوخ باشد. اما متقاعد کردن دولت‌ها و آژانس‌ها به استفاده از شیوه‌های نوین رمزنگاری، کار ساده‌‌ای نیست زیرا تهدید، هنوز به وضوح معرفی نشده و حتی وجود خارجی ندارد.

کوانتوم چیست؟ کی پروژه عالی در زمینه ارز های دیجیتال!

اگر قصد سرمایه گذاری روی ارز های دیجیتال به صورت طولانی مدت را دارید حتما با ما همراه باشید زیرا در ادامه میخواهیم یک ارز با پتانسیل بالا به نام کوانتوم برای طولانی مدت به شما معرفی کنیم.

کوانتوم، ارزی که این روز ها نامش را زیاد شنیده اید امروز مورد برسی صرافی کارتی شو قرار گرفته و ما در ادامه برسی میکنیم که آیا کوانتوم ارزش سرمایه گذاری دارد یا خیر؟ اصلا کوانتوم چیست و چه کاری انجام میدهد؟ با ما همراه باشید تا به سوالات زیادی که در ذهن شما درمورد کوانتوم است پاسخ دهیم

ارز دیجیتال کوانتوم یک بلاک چین متن باز و غیر متمرکز است که به جز این مورد به عنوان یک پروتکل انتقال دارایی هم استفاده می‌شود. همچنین کوانتوم قادر است که قرار داد های هوشمند را روی چندین ماشین مجازی گوناگون اجرا کند. به طور خلاصه میتوان گفت که کوانتوم تلفیقی از بیت کوین و اتریوم است زیرا میتواند قرارداد های هوشمند را با ثبات موجود در بیت کوین ترکیب کند و قرار داد هوشمند را اجرا کند

کوانتوم فرزند بیت کوین است زیرا این پروژه با استفاده از کد های اصلی بیت کوین ساخته شده اما با این تفاوت که به جای الگوریتم اثبات کار از الگوریتم اثبات سهام استفاده شده و همچنین این بلاک چین به گونه ای طراحی شده که سازگاری تمام را با ماشین های مجازی اتریوم داشته باشد

QTUM رمز ارز رسمی شرکت Qtum است در این بلاک چین برای پرداخت کارمزدهای تراکنش ها استفاده می شود که این سکه توانست در عرضه اولیه خود در ماه مارچ سال ۲۰۱۷ میلادی تنها در ۵ روز چیزی حدود ۱۵.۶ میلیون دلار به ازای فروش ۵۱۰۰۰۰۰۰ توکن سرمایه دریافت کند.

در عرضه اولیه این سکه ۱۰۰ میلیون توکن به فروش رفت که این عرضه باعث شد که کوانتوم به عنوان چهارمین عرضه اولیه بزرگ دنیای رمز ارزها شناخته شود. همچنین ماینینگ و استخراج کوانتوم از طریق پروتکل سهم هوشمند کوانتوم نسخه سوم الگوریتم اثبات سهام توسعه داده شده امکان پذیر است

عملکرد کوانتوم دقیقا چگونه است؟

سازندگان و توسعه دهندگان این پروژه Qtum را به نحوی ساختند که یک ارزیابی ترکیبی از ساختار بیت کوین و ماشین‌های مجازی اتریوم ولی کمی مقیاس پذیر تر باشد تا از نظر امنیت شباهت زیاد به بیت کوین و همچنین از نظر قراردادهای هوشمند مانند اتریوم عمل کند

چه چیزی Qtum را متمایز میکند؟

پشت کوانتوم یک تیم قدرتمند وجود دارد که رهبری این تیم به دست پاتریک دای سپرده شده است که اخیراً با صاحبان پروژه‌های مشهور فناوری چینی مانند علی‌بابا، بایدو و تنسنت در ارتباط است؛ بنابراین می‌توان گفت، علاوه بر سرمایه جاری در خود پروژه، سرمایه‌گذاران موفقی در چین از آن حمایت می‌کنند.

به نظر می رسد که اگر کوانتوم بتواند اهداف خود را به بهترین نحو انجام دهد و از پس چالش‌ها به خوبی بربیاید صاحبان کسب و کارها هیچ راهی به جز استفاده از Qtum نخواهند داشت

همچنین کوانتوم به دلیل ترکیب امنیت عملکرد و کارایی یک بلاک چین بسیار ارزشمند است زیرا توسعه دهندگان می توانند در طیف وسیعی از زبان های برنامه نویسی در این پلتفرم استفاده کنم و برنامه‌های خود را منتشر کرد. همچنین بخش مهمی از مکانیسم اجماع اثبات سهام است که به دارندگان توکن اجازه می‌دهد ارزش بیشتری از طریق استیکینگ کسب کنند. علاوه بر این، کسانی که در ارز دیجیتال کوانتوم سرمایه‌گذاری می‌کنند، متناسب با مقدار QTUM حق رأی داشته و می‌توانند در ارتقای شبکه مشارکت داشته باشند. همه این موارد نیز باعث افزایش قیمت توکن اختصاصی این پروژه نیز میشود

کوانتوم قصد دارد که با ترکیب امنیت بیت کوین و ماشین های مجازی اتریوم به یکی از امن ترین پلتفرم ها برای توسعه دهندگان و صاحبان کسب و کار باشد افزودن مکانیسم اجماع اثبات سهام نیز ارز دیجیتال کوانتوم را بسیار کارآمد می‌کند و کاستی‌های دیگر سیستم‌عامل‌ها را برطرف می‌کند. ارز دیجیتال QTUM بخشی جدایی‌ناپذیر از اکوسیستم است و برای استیکینگ، مدیریت و پرداخت هزینه‌ها در شبکه مورداستفاده قرار می‌گیرد. با گسترش شبکه Qtum و استقبال افراد از آن، QTUM می‌تواند دارایی ارزشمندی باشد.

کامپیوتر کوانتومی چیست؟

کامپیوتر کوانتومی اصطلاحی است که اخیرا توجه بسیاری را به خود جلب کرده و هر ساله سرمایه گذاری های بیش تری به آن اختصاص داده می شود. اگر چه عموم مردم از فعالیت محققین در تحقق بخشیدن این ایده اطلاع دارند اما خیلی از آن ها حقیقتا با پیچیدگی ها و اصول کارکرد آن آشنایی ندارند. هدف از این نوشته فراهم کردن اطلاعات پایه از قوانین موجود در این علم، مشکلات موجود در آن و راه حل ها برای غلبه بر این مشکلات، می باشد.

اصولا محاسبات کوانتومی، استفاده از پدیده مکانیک کوانتوم مثل برهم‌نهی و درهم‌تنیدگی برای اجرای محاسبات است. رشته محاسبات کوانتومی در واقع یک رشته از علم اطلاعات کوانتوم است که شامل رمزنگاری کوانتومی و ارتباط کوانتومی می شود. محاسبات کوانتومی در اوایل دهه ۸۰ میلادی آغاز گردید، زمانی که ریچارد فیمن و یوری مانین ایده این که کامپیوترهای کوانتومی قادر به انجام کارهایی هستند که کامپیوترهای امروزی در انجام آن عاجزاند، را مطرح کردند.

در حال حاضر دو روش برای به کار بردن یک کامپیوتر کوانتومی وجود دارد: آنالوگ و دیجیتال. روش های آنالوگ خود به شبیه سازی کوانتومی، انلینگ کوانتومی و محاسبات آدیاباتیک کوانتومی تقسیم می شوند.

کامپیوترهای کوانتومی دیجیتال از گیت های منطقی کوانتومی برای محاسبات استفاده می کنند (یک گیت منطقی کوانتومی یک مدار کوانتومی اولیه است که روی تعداد کمی از کیوبیت ها عمل می کند. این گیت ها مشابه گیت های منطقی کامپیوترهای معمولی هستند). هر دو روش آالوگ و دیجیتال از بیت های کوانتومی یا کیوبیت ها استفاده می کنند.

کیوبیت ها یا بیت کوانتومی واحد پایه‌ای پردازش کوانتومی و رمزنگاری کوانتومی بوده و به گونه ای مشابه بیت ها در کامپیوترهای کلاسیک هستند.

مشاهده مقاله: کامپیوتر کوانتومی چیست و چگونه کار می‌کند؟

کیوبیت ها می توانند در یک حالت کوانتومی ۰ یا ۱ باشند اما آن ها همچنین می توانند در حالت برهم‌نهی ۰ و ۱ نیز قرار بگیرند. هرچند هنگامی که کیوبیت ها اندازه گیری می شوند، نتیجه همیشه ۰ یا ۱ است؛ این دو احتمال به حالت کوانتومی آن ها بستگی دارد.

امروزه سرمایه گذاری روی محاسبات کوانتومی توسط دولت ها، شرکت ها و استارتاپ ها رو به افزایش است و هدف ساخت دستگاه های با مقیاس متوسط و تمرکز بیشتر روی کوانتوم به صورت فعالی در تحقیقات آکادمیک و صنعتی امروز دنبال می شود.

یکی دیگر از توانایی های این کامپیوترها در بهینه سازی مسائل است زیرا این کامپیوترها می توانند بسیار سریع، راه حل های احتمالی را در ابعاد وسیعی بررسی نمایند. برای مثال ایرباس، از کامپیوترهای کوانتومی برای کمک به محاسبه بهینه ترین مصرف سوخت در مسیر سعود و یا نزول هواپیماها استفاده می کنند. Volkswagen اعلام کرده است که سرویسی را ارائه می دهد که به کمک آن بهینه ترین مسیر برای اتوبوس ها و تاکسی ها برای جلوگیری از ازدهام ماشین ها به دست می آید.

برای رسیدن کامپیوترهای کوانتومی به پتانسیل بالای خود به چند سال دیگر زمان نیاز است. در حال حاضر دانشگاه ها و تجارت های درگیر در این زمینه با کمبود نیروی متخصص مواجه هستند. اگر این ماشین های جدید به توانایی هایی که از آن ها انتظار می رود برسند، می توانند عصر جدیدی از اختراعات و تغییراتی اساسی در صنایع را رقم بزنند.

محاسبات کوانتومی در کامپیوتر کوانتومی به چه صورت می باشد؟

IBM و گوگل در حال تلاش برای ساخت کامپیوتر کوانتومی واقعا کاربردی و مفید هستند. در این مقاله شما اطلاعاتی در مورد تفاوت کامپیوترهای کوانتومی با کامپیوترهای معمولی را خواهید یافت و همچنین در مورد اینکه چگونه کامپیوترهای کوانتومی می توانند جهان را تغییر دهند اطلاعاتی کسب خواهید کرد.

محاسبات کوانتومی یا رایانش کوانتومی می تواند جهان را تغییر دهد (از ارزهای دیجیتال تا ارتباطات و هوش مصنوعی). شرکت هایی مانند IBM؛ مایکروسافت و گوگل در تلاشند تا کامپیوترهای کوانتومی قابل اعتماد را بسازند و برای این کار میلیاردها دلار سرمایه گذاری کرده اند.

به تازگی گوگل اظهار کرده است که به برتری کوانتومی دست پیدا کرده است. اما محاسبات کوانتومی چیست و چگونه کار می کند؟

محاسبات کوانتومی چیست؟

اجازه دهید بحث را از مفاهیم پایه شروع کنیم.

یک تراشه کامپیوتر معمولی از بیت استفاده می کند. بیت ها مانند سوئیچ های کوچکی هستند که می توانند در حالت خاموش (نشان دهنده صفر) یا در حالت روشن (نشان دهنده یک) قرار بگیرند. هر برنامه ای که استفاده می کنید؛ وب سایتی که بازدید می کنید و عکسی که می گیرید در نهایت میلیون ها بیت را تشکیل می دهند که این برای اکثر کارها عالی عمل می کند؛ اما نحوه عملکرد جهان واقعی را منعکس نمی کند.

در طبیعت، همه چیز فقط در حالت روشن یا خاموش نیست. آنها نامشخص هستند و حتی بهترین ابرکامپیوترهای ما در برخورد با عدم قطعیت بسیار خوب عمل نمی کنند و این یک چالش بزرگ است.

این بدان خاطر است که در طول قرون گذشته، فیزیکدانان کشف کرده اند که وقتی به سمت مقیاس های بسیار کوچک می رویم؛ چیزهای عجیب و غریبی شروع به رخ دادن می کنند. آنها حوزه جدیدی از علم را توسعه دادند تا این وقایع را توضیح دهند که به آن مکانیک کوانتومی گفته می شود.

مکانیک کوانتومی نه تنها پایه فیزیک است بلکه زیربنای شیمی و زیست شناسی است. بنابراین دانشمندان برای شبیه سازی دقیق هر یک از این موارد؛ به روش بهتری برای محاسبه نیاز دارند تا بتوانند عدم قطعیت را کنترل کنند و اینجا بود که کامپیوترهای کوانتومی وارد ماجرا شدند.

کامپیوترهای کوانتومی چگونه کار می کنند؟

به جای بیت؛ کامپیوترهای کوانتومی از کیوبیت (Qubit) استفاده می کنند. کیوبیت ها به جای روشن یا خاموش بودن؛ می توانند موقعیت های superposition را توصیف کنند (جایی که به طور همزمان خاموش یا روشن هستند؛ یا در طیفی بین این دو هستند).

یک سکه را بردارید و آن را به هوا پرتاب کنید. احتمال شیر یا خط آمدن به یک اندازه است و با افتادن سکه روی زمین یا در دستتان یکی از این حالت ها (شیر یا خط) رخ خواهد داد. Superposition مانند یک سکه در حال چرخش است و یکی از مواردی است که کامپیوترهای کوانتومی را بسیار قدرتمند می کند. کیوبیت امکان تعریف عدم قطعیت را به ما می دهد.

اگر از یک کامپیوتر معمولی بخواهید راه خود را از مسیرهای پر پیچ و خم پیدا کند، تک تک مسیرها را امتحان می کند و همه آنها را به صورت جداگانه طی می کند تا مسیر مناسب را پیدا کند. یک کامپیوتر کوانتومی می تواند همه مسیرهای پر پیچ و خم را به طور همزمان طی کند.

این کمی شبیه به این است که صفحات یک کتاب ماجراجویانه را انتخاب کنید. اگر شخصیت قهرمان شما می میرد می توانید بلافاصله به جای برگشت به ابتدای کتاب، مسیر متفاوتی را انتخاب کنید.

کار دیگری که کیوبیت ها می توانند انجام دهند، درهم ‌تنیدگی کوانتومی نامیده می شود. به طور معمول، اگر دو سکه را به طور همزمان پرتاب کنید؛ نتیجه پرتاب یک سکه بر نتیجه سکه دیگر تاثیری نمی گذارد. آنها مستقل هستند؛ در درهم تنیدگی نتایج روی هم تاثیر می گذارند حتی اگر از نظر فیزیکی جدا از هم باشند. اگر یکی از سکه ها شیر بیایید دیگری هم شیر خواهد بود.

این بیشتر شبیه به جادو به نظر می رسد و فیزیکدانان هنوز به طور کامل نحوه و دلیل عملکرد آن را درک نکرده اند. اما در حوزه محاسبات کوانتومی، این بدان معناست که شما می توانید اطلاعات را به اطراف منتقل کنید؛ حتی اگر حاوی عدم قطعیت باشند. می توانید سکه ها را پرتاب کنید و از آن برای محاسبات پیچیده استفاده کنید. و اگر بتوانید چندین کیوبیت را به هم متصل کنید؛ می توانید چالش هایی را حل کنید که حل آنها توسط بهترین کامپیوترهای ما، به میلیون ها سال زمان نیاز دارد.

کامپیوترهای کوانتومی چه کاری می توانند انجام دهند؟

کامپیوترهای کوانتومی فقط کارها را سریعتر یا کارآمدتر انجام نمی دهند. کامپیوترهای کوانتومی به ما اجازه می دهند کارهایی را انجام دهیم که بدون آنها حتی نمی توانستیم رویای انجام این کارها را داشته باشیم. مواردی که حتی بهترین ابر کامپیوترها هم قادر به انجام آنها نیستند.

کامیپوترهای کوانتومی این پتانسیل را دارند که به سرعت توسعه هوش مصنوعی را تسریع کنند. گوگل در حال حاضر از آنها برای بهبود نرم افزار اتومبیل های بدون سرنشین استفاده می کند. این دستگاه همچنین برای مدل سازی واکنش های شیمیایی بسیار حائز اهمیت هستند.

در حال حاضر؛ ابر کامپیوترها فقط می توانند اساسی ترین مولکول ها را تجزیه و تحلیل کنند. اما کامپیوترهای کوانتومی با استفاده از خواص کوانتومی مشابه مولکول هایی که سعی در شبیه سازی آنها دارند کار می کنند. آنها حتی برای پیچیده ترین واکنش ها هم مشکلی ندارند.

این می تواند به معنای محصولات کارآمدتر باشد (از مواد جدید برای باتری های اتومبیل های برقی تا داروهای بهتر و ارزانتر؛ یا پنل های خورشیدی بسیار بهبودیافته). دانشمندان امیدوارند شبیه سازی کوانتومی حتی بتواند درمانی برای بیماری آلزایمر پیدا کند.تفاوت بیت کوین با کوانتوم

کامپیوترهای کوانتومی در هر جایی که یک سیستم پیچیده؛ بزرگ و نامشخص وجود دارد که باید شبیه سازی شود؛ کاربرد پیدا می کند. این می تواند شامل پیش بینی های بازارهای مالی، بهبود پیش بینی آب و هوا، مدل سازی رفتار الکترون های منفرد تا استفاده از محاسبات کوانتومی برای درک فیزیک تفاوت بیت کوین با کوانتوم کوانتوم باشد.

رمزنگاری یکی دیگر از کاربردهای مهم محاسبات کوانتومی خواهد بود. در حال حاضر، بسیاری از سیستم های رمزنگاری بر دشواری تجزیه اعداد بزرگ به اعداد اول متکی هستند. به این امر فاکتورینگ گفته می شود و برای کامپیوترهای کلاسیک کار می کند اما گران و غیر عملی است. اما کامپیوترهای کوانتومی می توانند این کار را به راحتی انجام دهند و این می تواند داده های ما را در معرض خطر قرار دهد.

شایعاتی مبنی بر اینکه سازمان های اطلاعاتی در سراسر جهان در حال حاضر حجم زیادی از داده های رمزگذاری شده را ذخیره می کنند وجود دارد به این امید که به زودی به کامپیوترهای کوانتومی دسترسی پیدا کنند.

تنها راه مقابله با این مسئله، رمزنگاری کوانتومی است. این امر بر اصل عدم قطعیت متکی است (این ایده که نمی توانید بدون تاثیر بر نتیجه چیزی را اندازه گیری کنید). کلیدهای رمزنگاری کوانتومی را نمی توان کپی یا هک کرد؛ تفاوت بیت کوین با کوانتوم آنها کاملا نفوذ ناپذیر خواهند بود.

کامپیوتر کوانتومی و بیت کوین

گفته می شود که کامپیوترهای کوانتومی خطری برای هک والت های ارزهای دیجیتال را به همراه خواهد داشت.

در رمزنگاری نامتقارن از یک جفت کلید خصوصی و عمومی استفاده می شود به گونه ای که این دو کلید رابطه ریاضی بینشان وجود دارد. همانطور که از نام این کلیدها پیداست، کلید خصوصی مخفی نگه داشته می شود در حالی که کلید عمومی در دسترس عموم قرار می گیرد. این به افراد امکان می دهد یک امضای دیجیتال تولید کنند که می تواند توسط هر کسی که کلید عمومی مربوطه را دارد تایید شود.

با این حال، در سال 1994؛ ریاضیدانی به نام پیتر شور یک الگوریتم کوانتومی را منتشر کرد که می تواند فرض امنیتی رایج ترین الگوریتم های نامتقارن را از بین ببرد. این بدان معناست که هر کسی که دارای یک کامپیوتر کوانتومی به اندازه کافی بزرگ است می توانید از این الگوریتم برای استخراج کلید خصوصی از کلید عمومی استفاده کند و بنابراین هر گونه امضای دیجیتال را هک می کند.

بیت کوین یک سیستم غیر متمرکز برای انتقال پول است. برخلاف سیستم بانکی که مسئولیت ارائه حساب بانکی به مشتریان به عهده بانک است؛ کاربر بیت کوین مسئول ایجاد آدرس (تصادفی) خود است. با استفاده از یک روش ساده، کامپیوتر کابربر یک ادرس بیت کوین تصادفی (مربوط به کلید عمومی) و همچنین کلید خصوصی را برای انجام تراکنش از این آدرس محاسبه می کند.

انتقال بیت کوین از یک آدرس به آدرس دیگر تراکنش نامیده می شود؛ چنین تراکنشی شبیه ارسال پول از یک حساب بانکی به حساب دیگر است. در بیت کوین؛ فرستنده باید تراکنش خود را با ارائه یک امضای دیجیتالی تایید کند. به خاطر داشته باشید شخصی با کامپیوتر کوانتومی می تواند این امضاء را هک کند و بنابراین به طور بالقوه بین کوین توسط هر شخصی خرج می شود.

چه زمانی برای خرید کامپیوتر کوانتومی اقدام کنم؟

احتمالا هیچ گاه تراشه کوانتومی را در لپ تاپ یا گوشی هوشمند خود نخواهید داشت یا iPhone Q وجود نخواهد داشت. کامپیوترهای کوانتومی چندین دهه است که مورد نظریه پردازی قرار گرفته است اما دلیل طولانی شدن دسترس پذیری آنها این است که حساسیت فوق العاده ای نسبت به تداخل دارند.

تقریبا هر چیزی می تواند یک کیوبیت را از حالت superposition خارج کند. در نتیجه، کامپیوترهای کوانتومی باید از همه اشکال تداخل الکتریکی جدا نگه داشته شوند و تا نزدیک صفر مطلق خنک شوند (خنک تر از فضای بیرونی).

کامپیوترهای کوانتومی بیشتر توسط دانشگاهیان و کسب و کارها استفاده می شوند که احتمالا از راه دور به آنها دسترسی خواهند داشت. در حال حاضر امکان استفاده از کامپیوتر کوانتومی IBM از طریق وب سایت این شرکت وجود دارد (حتی می توانید با آن کارت بازی کنید).

اما هنوز هم باید منتظر بمانیم تا کامپیوترهای کوانتومی بتوانند همه چیزهایی را که وعده می دهند را ارائه دهند. در حال حاضر، بهترین کامپیوترهای کوانتومی حدود 50 کیوبیت دارند. این میزان از کیوبیت کافی است تا این دستگاه ها را فوق العاده قدرتمند کند؛ چون هر کیوبیتی را که اضافه می کنید به معنی افزایش تصاعدی ظرفیت پردازش است. اما به دلیل مشکلات تداخل؛ میزان خطای آنها هم بسیار بالا است.

این دستگاه ها قدرتمند هستند اما قابل اعتماد نیستند. این بدان معناست که در حال حاضر، ادعای برتری کوانتومی باید با کمی عدم قطعیت مطرح شود. در اکتبر 2019؛ گوگل مقاله ای منتشر کرد که نشان می داد به برتری کوانتومی دست پیدا تفاوت بیت کوین با کوانتوم کرده است (نقطه ای که در آن یک کامپیوتر کوانتومی می توانید از یک کامپیوتر کلاسیک بهتر عمل کند). اما رقبای گوگل این ادعا را رد کردند؛ IBM اظهار داشت که گوگل از قدرت کامل ابر کامپیوترهای مدرن استفاده نکرده است.

اکثر پیشرفت های بزرگ تاکنون در تنظیمات کنترل شده یا استفاده از مشکلاتی بوده است که قبلا پاسخ آنها را می دانیم. در هر صورت؛ رسیدن به برتری کوانتومی به این معنا نیست که کامپیوترهای کوانتومی در واقع آماده انجام هر کار مفیدی هستند.

محققان پیشرفت بزرگی در توسعه الگوریتم هایی که کامپیوترهای کوانتومی استفاده خواهند کرد؛ داشته اند. اما خود دستگاه ها هنوز به کار بیشتری نیاز دارند.

محاسبات کوانتومی می تواند جهان را تغییر دهد اما در حال حاضر آینده ای نامشخص را پیش رو دارد.

با اولین خرید از فروشگاه تخصصی کامپیوتر آسارایان یک پک آنتی ویروس برای 2 سیستم و 2 دستگاه گوشی همراه هدیه دریافت کنید.