کامپیوتر کوانتومی چیست و چگونه کار می‌کند؟

کامپیوتر کوانتومی چیست؟ 

محققان شرکت گوگل با انتشار مقاله ای در نشریه علمی نیچر اعلام کردند که به فناوری جدیدی به نام کامپیوتر کوانتومی دست یافته اند که می تواند تحول بسیار عظیمی در سرعت انجام محاسبات ایجاد کند. محاسباتی که با پیشرفته‌ترین کامپیوتر حال حاضر جهان موسوم به «سامیت» چیزی حدود ۱۰ هزار سال طول می‌کشد، اما توسط کامپیوترهای کوانتومی در حدود ۲۰۰ ثانیه قابل انجام است و 100 میلیون بار سریع تر از کامپوترهای فعلی است.

با توجه به نقش گسترده این فناوری در آینده جهان و به خصوص در حوزه‌های نظامی و امنیتی، درحال حاضر کامپیوترهای کوانتومی به عنوان مسئله امنیت ملی شناخته می شوند و در سال های اخیر کشورهای آمریکا و چین به طور گسترده‌ای برای کاربردی سازی هر چه بیشتر این فناوری سرمایه گذاری کرده‌اند. به همین منظور دولت چین بودجه‌ای ۴۰۰ میلیون دلاری به آزمایشگاه کوانتومی ملی خود اختصاص داده است و دولت دونالد ترامپ تعهد کرده است که ۱.۲ میلیارد دلار در این حوزه سرمایه‌گذاری کند.

بر اساس آمار منتشر شده، در سال 2017، هر روز بالغ بر 2.5 اگزابایت داده تولید شده است. این حجم داده چیزی به اندازه‌ی محتوای 5 میلیون لپ‌تاپ است. همچنین در هر دقیقه حدود 3.2 میلیارد کاربر جهانی اینترنت حجم عظیمی از داده را تولید می کنند که بخش بزرگی از آن به صورت عکس و فیلم می‌باشد. بنابراین با توجه به محدویت‌های پردازشی کامپیوترهای فعلی و افزایش روز افزون حجم داده‌ها، به وضوح می‌توان فهمید که در این زمینه محدودیت‌های فراوانی وجود دارد که برای رفع چنین چالشی دانشمندان نوع جدیدی از محاسبات را ایجاد کرده اند که شاید برجسته‌ترین آن‌ها محاسبات کوانتومی (Quantum Computing) باشد. 

 


کامپیوتر کوانتومی چگونه کار می‌کند؟


تکنولوژی کامپیوتر کوانتومی زمانی اهمیت خواهد یافت که ما بخواهیم حجم بسیار عظیمی از داده ها را تحلیل و مسائل با سطح پیچیدگی بالا را به سرعت حل کنیم. در این نوع از کامپیوترها، محاسبات توسط روش های مداری صورت می گیرد که در آن داده ها در رشته ای از بیت های کلاسیک 0 و 1 ذخیره می‌شوند. در واقع در این روش محاسباتی داده ها توسط محاسبه مدارهای منطقی (logical circuits) کلاسیکی که از گیت های کلاسیک ساخته شده اند پردازش می شود. این مدارهای منطقی قادرند توابع قابل محاسبه (Computable Functions) را با ترکیبی از گیت های منطقی AND ،OR و NOT محاسبه کنند.

در کامپیوترهای فعلی، هر واحد اطلاعات که یک بیت نامیده می‌شود دارای ارزش صفر یا ۱ است. اما در کامپیوتر کوانتومی جدید که «سیکامور» نام گرفته است، هر کیوبیت (بیت کوانتومی) می‌تواند صفر و همزمان ۱ باشد و چنین چیزی اجازه می‌دهد تا امکان محاسبه چندجانبه و همزمان فراهم شود. بنابراین یک حافظه کوانتومی که دارای K کیوبیت است می تواند در ترکیبی ازK 2 قرار بگیرد. قرار گرفتن یک کیوبیت در ترکیبی از دو حالت متفاوت محصول خاصیت برهم نهی کوانتومی (Quantum Superposition) است.

 کامپیوتر کوانتومی-کیوبیت

 

در شکل بالا تفاوت یک بیت (قسمت چپ) و کیوبیت (قسمت راست) به ساده ترین شکل نشان داده شده است. در این شکل که به عنوان کره‌ی بلاخ (Bloch Sphere) نام گذاری شده، میتوان مشاهده نمود که توان برای یک بیت یا در قطب شمال (0،زرد) است یا در قطب جنوب (1،آبی)، در حالی که یک کیوبیت می‌تواند ترکیبی از این دو باشد. این قابلیت، کامپیوترهای کوانتومی را قادر می سازد که مسائلی را بتوانند حل کنند که حل آنها برای کامپیوترهای معمولی فعلی بسیار دشوار است و زمان زیادی را خواهد برد. مسئله تجزیه یک عدد به عامل های اول (Prime factors) یکی از مشهورترین این مسائل است.

مورد حائز اهمیت دیگر این است که توان محاسباتی کامپیوترهای کوانتومی تأثیر بسیار زیادی بر هوش مصنوعی، به خصوص یادگیری ماشین (Machine Learning) می‌گذارد. به همین علت است که امکان تحلیل سریع داده‌های بزرگ و استخراج الگوهای پیچیده از آن ها را بیش از پیش ممکن می‌سازد. علاوه بر این میتوان این حجم عظیم از داده‌های استخراج شده را با هم تجمیع کرد و الگوهای جدیدی را به دست آورد. در نتیجیه این توان محاسباتی عظیم کامپیوترهای کوانتومی به عنوان تهدیدی جدی در شکستن پروتکل‌های رمز نگاری پیچیده نظیر SHA256 (مورد استفاده در بیت کوین) و RSA (مورد استفاده در امضای دیجیتال) نیز محسوب می شود.

 

مطالب مرتبط:

کامپیوتر کوانتومی تهدیدی برای ارزهای دیجیتال

استخراج بیت کوین چگونه انجام می شود؟

بیت کوین چگونه کار می کند؟ + ویدیو

رمز ارز یا ارز دیجیتال چیست؟ + ویدیو

ترید و معامله ارزهای دیجیتال را چگونه شروع کنیم؟

 


منبع: مرکز تحقیقات بلاک چین


 

نظرات (0)

دارای رتبه 0 بواسطه 5 بر اساس 0 رأی
نظر ارسال شده‌ی جدیدی وجود ندارد

دیدگاه خود را بیان کنید

  1. ارسال دیدگاه بعنوان یک مهمان - ثبت نام کنید و یا وارد حساب خود شوید.
امتیازدهی:
پیوست ها (0 / 3)
اشتراک‌گذاری موقعیت مکانی شما

درباره ما

"مرکز تحقیقات بلاک چین" به‌عنوان بزرگترین وب سایت تخصصی، پژوهشی و آموزشی بلاک چین در جهان توسط مجموعه ای از متخصصان حوزه بلاک چین و ارزهای رمزنگاری شده از سال 1396 به ‌صورت رسمی فعالیت خود را آغاز نمود.


ادامه درباره ما