گذری بر کامپیوترهای کوانتومی

کامپیوتری که روی میز شما جا خوش کرده برای کارکردن باید یک مشت صفر و یک را بفهمد و دستکاری کند. همه اطلاعات اعم از حروف و اعداد یا وضعیت مودم و موس شما با مجموعه ای از بیت های متشکل …

کامپیوتری که روی میز شما جا خوش کرده برای کارکردن باید یک مشت صفر و یک را بفهمد و دستکاری کند. همه اطلاعات اعم از حروف و اعداد یا وضعیت مودم و موس شما با مجموعه ای از بیت های متشکل از صفرها و یک ها به کامپیوتر داده می شود. این بیت های اطلاعات خیلی ساده همان طوری تعریف می شوند که فیزیک کلاسیک دنیا را تعریف می کند. سوئیچ های الکتریکی می توانند روشن یا خاموش باشند، اشیا می توانند اینجا باشند می توانند هم نباشند ولی کامپیوترهای کوانتومی با طبیعت دودویی های فیزیک کلاسیک محدود نمی شوند، بستگی دارد که حالت کیوبیت های کوانتومی یا همان کیوبیت ها را چطور ببینیم، کیوبیت ها ممکن است نشانگر یک صفر یا یک، یک، ترکیبی از این دو یا حتی معرف عددی باشند که حالت آنها را جایی بین صفر و یک تعیین می کند. با توجه به فیزیک کوانتومی، نمی توان دقیقاً وجود یا عدم وجود یک ذره ریز درون اتمی را مشخص کرد. می توان به وسیله آمار و احتمال، امکان وجود این ذره های ریز را در مکان و زمان مشخصی تعیین کرد اما هیچ راهی برای دانستن قطعی اینکه آیا این ذره آنجا هست یا نه تا وقتی که آن را مستقیماً ندیده ایم وجود ندارد البته آنچه در کامپیوترهای کوانتومی با ارزش است همین احتمالات است. این احتمال بودن یا نبودن است که نبودن یا بودن کامپیوترهای کوانتومی را تعیین می کند.

کامپیوترهای کوانتومی می توانند محاسبات را میلیاردها برابر سریع تر از هر کامپیوتر سیلیکونی دیگری انجام دهند. دانشمندان پیش از این کامپیوتر های کوانتومی ساده ای که توانایی انجام محاسبات مشخصی را داشته اند، طراحی کرده اند اما هنوز با یک کامپیوتر کوانتومی کاربردی فاصله زیادی دارند. کامپیوترهای کوانتومی اطلاعات را در قالب کیوبیت ها دریافت می کنند. محتویات یک کیوبیت صفر، یک، هر دو یا چیزی بین این دو است. کیوبیت ها در واقع اتم هایی هستند که با هم کار می کنند تا یک حافظه یا پردازنده را به وجود آورند. اینکه کامپیوترهای کوانتومی می توانند در یک زمان چندین حالت داشته باشند به آنها این امکان را می دهد که میلیون ها بار سریع تر و قدرتمندتر از ابرکامپیوترهای فعلی کار کنند. چند حالت پذیری کیوبیت ها همان دلیلی است که باعث می شود کامپیوترهای کوانتومی ذاتاً از پردازش موازی بهره ببرند. پردازش موازی امکان کار کردن روی میلیون ها محاسبه در یک لحظه را به این کامپیوترها می دهد در حالی که کامپیوتر شخصی شما فقط یک محاسبه در لحظه انجام می دهد. خیلی بعید است که روزی شما شاهد حضور یک کامپیوتر کوانتومی روی میز کارتان باشید چرا که این کامپیوترها برای انجام کارهایی چون پردازش متون یا چک کردن ای میل طراحی نشده اند.

از طرفی دیگر رمزگشایی و رمزگذاری در ابعاد وسیع و کارکردن با پایگاه های داده بزرگ جزء بخش هایی است که مسلماً کامپیوترهای کوانتومی حرف اول را در آن خواهند زد. کامپیوترهای کوانتومی می توانند روزی جای کامپیوترهای سیلیکونی را بگیرند؛ همان طور که ترانزیستورها حباب های خلأ را از میدان به در کردند البته امروزه اغلب تحقیقات در باب کامپیوترهای کوانتومی هنوز در حد تئوری هستند. پیشرفته ترین کامپیوتر کوانتومی حاضر هنوز از پس کار کردن با بیش از هفت کیوبیت برنیامده است یعنی آنها هنوز در مرحله ۱+۱مساوی است با ۲ هستند.

رضا جوالچی