کامپیوتر کوانتومی تحولی عظیم در دنیا

امروز رایانیتا به خبر کامپیوتر کوانتومی تحولی عظیم در دنیا می پردازد. برای مطالعه بیشتر در این حیطه در ادامه با رایانیوز همراه باشید. گوگل ادعا می کند اولین رایانه کوانتومی را ساخته است که می تواند فراتر از توانایی قدرتمندترین ابر رایانه های امروز محاسباتی را انجام دهد ، لحظه ای مهم که محققان به شدت پیش بینی می کنند.

کامپیوتر کوانتومی قدرتمند تر هر ابر رایانه

• گوگل می گوید با یک کامپیوتر کوانتومی به اصطلاح موفقیت در تحقیقات رایانه ای به دست آورد.
• مدیر عامل شرکت گوگل ، سوندار پیچای ، این موفقیت را با ساخت اولین موشک ترک جو زمین مقایسه کرد.
• منتقدان ، از جمله محققان IBM رقیب ، می گویند گوگل فروش بیش از حد این دستاورد را تجربه می کند.

مقاله ای که توسط محققان گوگل توسط FT مشاهده شد و مختصرا قبل از حذف در یک وب سایت Nasa منتشر شد. ادعا می کند پردازنده آن ها قادر به انجام محاسبه ای در سه دقیقه و 20 ثانیه است که پیشرفته ترین رایانه کلاسیک امروز را نیز به راحتی می گیرد. تقریبا 10 هزار سال به عنوان اجلاس معروف است.

محققان گفتند این به معنای “برتری کوانتومی” می باشد. زمانی که کامپیوترهای کوانتومی محاسباتی را انجام می دادند که قبلا غیرممکن بود ، حاصل شده بود. این سرعت چشمگیر نسبت به همه الگوریتم های کلاسیک شناخته شده ، تحقق آزمایشی برتری کوانتومی در یک کار محاسباتی را فراهم می کند و ظهور الگوی محاسبات مورد انتظار را بشارت می دهد. این آزمایش اولین محاسبه ای است که فقط در یک پردازنده کوانتومی قابل انجام است.

به گفته محققان ، این سیستم فقط می تواند یک محاسبه بسیار تکنیکی و فنی انجام دهد. استفاده از ماشین آلات کوانتومی برای حل مشکلات عملی هنوز سال ها باقی مانده است.

اما محققان گوگل آن را نقطه عطفی در جهت محاسبات كوانتومی در مقیاس كامل خواندند. آن ها همچنین پیش بینی کردند که قدرت ماشین های کوانتومی با سرعت نمایی مضاعف در مقایسه با نرخ نمایی قانون مور ، که باعث پیشرفت تراشه های سیلیکون در دوره اول محاسبات شده است، گسترش می یابد.

برای مشاهده سایر اخبار تکنولوژی کلیک کنید…

نمونه های اولیه

در حالی که نمونه های اولیه به اصطلاح رایانه های کوانتومی وجود دارند که توسط شرکت های مختلف از IBM گرفته تا شرکت های تازه تاسیس مانند ریگاتی کامپیوتر توسعه یافته اند. آن ها فقط می توانند همان وظایفی را که کامپیوترهای کلاسیک می توانند انجام دهند ، البته سریع تر انجام دهند.

رایانه های کوانتومی، اگر بتوانند در مقیاس ساخته شوند. خواصی را کنترل می کنند که فراتر از محدودیت های فیزیک کلاسیک هستند و می توانند دستاوردهای نمایی در قدرت محاسبات را ارائه دهند.

گروه مشاوره بوستون در نوامبر 2018 گفت: آن ها می توانند “بازی را در زمینه هایی مانند رمزنگاری و شیمی و در نتیجه علوم مواد ، کشاورزی و داروسازی تغییر دهند. بدون ذکر هوش مصنوعی و یادگیری ماشین. تدارکات ، تولید ، امور مالی و انرژی.

برخلاف عناصر اصلی دودویی رایانه های کلاسیک یا بیت ها که نشان دهنده صفر یا یک هستند. بیت های کوانتومی یا کیوبیت می توانند نشانگر هر دو در یک زمان باشند. با اتصال کیوبیت ها ، تعداد حالاتی که می توانند نشان دهند به طور تصاعدی افزایش می یابد و محاسبه فوری میلیون ها امکان را امکان پذیر می کند.

هشدار برای عدم سو استفاده از برتری کوانتوم

برخی از محققان در مورد عدم سواستفاده از برتری کوانتوم هشدار داده اند. معتقدند که این امر بیانگر این نیست که ماشین های کوانتومی به سرعت از رایانه های سنتی پیشی می گیرند و انقلابی در محاسبات ایجاد می کنند. گوگل با هدایت جان مارتینیس ، فیزیکدان آزمایشی از دانشگاه کالیفرنیا ، سانتا باربارا ، پیش بینی کرده بود که تا پایان سال 2017 به برتری کوانتومی برسد. اما کنترل سیستمی که ایجاد کرد و به هم پیوند دادن 72 کیوبیت بود ، بسیار دشوار بود.

سرانجام این سیستم برای ایجاد طرحی 53 کیوبیتی با نام رمز Sycamore اصلاح شد. به سیستم وظیفه داده شد اثبات کند که یک مولد اعداد تصادفی واقعا تصادفی است. اگرچه این شغل کاربرد عملی چندانی ندارد ، محققان گوگل گفتند که “سایر کاربردهای اولیه این قابلیت محاسباتی شامل یادگیری ماشین ، علوم مواد و شیمی بود. استیو بریرلی ، بنیانگذار راه اندازی نرم افزار کوانتومی Riverlane ، که 20 سال در این زمینه کار کرده و مشاور فن آوری های کوانتوم به دولت انگلستان. می گوید این یک موفقیت شگفت انگیز است.

رایانه های کوانتومی چگونه کار می کنند؟

به جای بیت ، رایانه های کوانتومی از کیوبیت استفاده می کنند. کیوبیت ها به جای اینکه فقط روشن یا خاموش باشند ، می توانند در مواردی باشند که “superposition” نامیده می شوند. جایی که هم زمان روشن و هم خاموش باشند. یا جایی در یک طیف بین این دو.

کیوبیت به جای بیت

یک سکه بردار اگر آن را تلنگر کنید، می تواند سر یا ته اشد. اما اگر آن را بچرخانید – فرصتی برای فرود آمدن بر روی سر و فرصت فرود آمدن بر روی دم وجود دارد. تا زمانی که آن را اندازه گیری نکنید ، با متوقف کردن سکه ، می تواند هر دو باشد. Superposition مانند یک سکه در حال چرخش است و این یکی از مواردی است که کامپیوترهای کوانتومی را بسیار قدرتمند می کند. یک کیوبیت عدم اطمینان را فراهم می کند.

اگر از یک رایانه معمولی بخواهید که راه خود را از یک پیچ و خم مشخص کند ، هر شاخه را به نوبه خود امتحان می کند ، همه آنها را به صورت جداگانه رد می کند تا زمانی که یک مورد مناسب را پیدا کند. یک کامپیوتر کوانتومی می تواند به یک باره از هر مسیر پیچ و خم عبور کند. می تواند عدم اطمینان را در سر خود نگه دارد.
این کمی شبیه نگه داشتن انگشت در صفحه های کتاب ماجراجویی خود است. اگر شخصیت شما از بین رفت ، بلافاصله می توانید به جای بازگشت به ابتدای کتاب ، مسیری متفاوت را انتخاب کنید.

درهم آمیختگی کیوبیت ها

کار دیگری که کیوبیت ها می توانند انجام دهند درهم آمیختگی نام دارد. به طور معمول ، اگر دو سکه بزنید ، نتیجه پرتاب یک سکه هیچ تاثیری در نتیجه سکه دیگر ندارد. آنها مستقل هستند. در درهم آمیختگی ، دو ذره بهم پیوسته اند ، حتی اگر از نظر جسمی از هم جدا باشند. اگر یکی بالا بیاید ، دیگری نیز سر خواهد بود.

به نظر جادویی می رسد و فیزیکدانان هنوز به طور کامل نحوه و دلیل کار آن را درک نمی کنند. اما در حوزه محاسبات کوانتومی ، به این معنی است که شما می توانید اطلاعات را به اطراف منتقل کنید ، حتی اگر حاوی عدم اطمینان باشد. می توانید آن سکه را بچرخانید و از آن برای انجام محاسبات پیچیده استفاده کنید. و اگر می توانید چندین کیوبیت را با هم رشته کنید ، می توانید با مشکلاتی که حل آنها برای بهترین کامپیوترهای ما میلیون ها سال طول می کشد ، مقابله کنید.

مسئولیت تصادفی

گوگل ریزپردازنده ای به نام Sycamore تولید كرد كه در مجموع 54 كیوبیت بسته بندی می شود. با ابعاد حدود 10 میلی متر ، با استفاده از قطعات آلومینیوم و ایندیم که بین دو ویفر سیلیکونی قرار دارند ساخته می شود. محققان در آزمایش خود توانستند 53 کیوبیت که به صورت شبکه ای به یکدیگر متصل شده اند به اصطلاح کوانتومی برهم کنش کنند.

سپس آن ها رایانه کوانتومی را برای شناسایی الگوها در یک سری اعداد به ظاهر تصادفی تعیین کردند. این مشکل را در 3 دقیقه و 20 ثانیه حل کرد. آن ها تخمین زدند که حل یک مسئله 10 هزار سال طول می کشد تا یک ابر رایانه Summit قدرتمندترین سیستم امروز جهان است.

تیم تحقیقاتی به سرپرستی فرانک آروت از Google AI نوشت: این افزایش چشمگیر سرعت در مقایسه با تمام الگوریتم های کلاسیک شناخته شده. تحقق آزمایشی برتری کوانتومی برای این وظیفه خاص محاسباتی است ، و الگویی برای الگوی محاسبات مورد انتظار است.

یک کیوبیت را نگه دارید!

در حالی که تحقیقات بررسی شده با استقبال گسترده ای روبرو شده است ، ویلیام دی. الیور از دانشگاه MIT ، یافته های خود را در Nature با اولین پروازهای برادران رایت مقایسه می کند. اما منتقدان بر این باورند که گوگل فروش بیش از حد دستاورد خود را دارد.

محققان IBM ، اصلی ترین رقیب محاسبات کوانتومی گوگل ، گفتند که یک ابر رایانه با حافظه دیسک اضافی می تواند حداکثر طی 2-1 / 2 روز مسئله اعداد تصادفی را حل کند ، با اطمینان بیشتری – یا دقت بیشتر.