تحولی در محاسبات کوانتومی با استفاده از فناوری نور در دسترس

پژوهشگران دانشگاه لینشوپینگ موفق شده‌اند ارتباط نظری بین مکانیک کوانتومی و نظریه اطلاعات را به‌صورت تجربی تأیید کنند. این کشف علمی، اصل مکملیت را با مفهوم عدم قطعیت آنتروپیک پیوند داده و موجب تحولی در درک ما از دوگانگی موج-ذره شده است. این پیشرفت همچنین راه را برای بهبود ارتباطات کوانتومی، رمزنگاری و محاسبات کوانتومی هموار می‌کند.

انقلابی در فهم ما از دوگانگی موج-ذره

پژوهشگران دانشگاه لینشوپینگ، به همراه همکارانی از لهستان و شیلی، اعتبار تجربی یک نظریه ده ساله را نشان داده‌اند. این نظریه، اصل مکملیت مکانیک کوانتومی را با عدم قطعیت آنتروپیک نظریه اطلاعات مرتبط می‌کند. این پژوهش که در Science Advances منتشر شده، فهم ما از مکانیک کوانتومی را ژرف‌تر می‌کند. همچنین، پتانسیل بالایی برای فناوری‌های آینده در ارتباطات کوانتومی، رمزنگاری کوانتومی و مترولوژی کوانتومی دارد.

سفری تاریخی: از نیوتن تا کوانتوم

مفهوم دوگانگی موج-ذره قرن‌هاست که دانشمندان را شگفت‌زده کرده است. در قرن هفدهم، اسحاق نیوتن بیان کرد که نور از ذرات تشکیل شده است. در همان زمان، دانشمندان دیگر بر این باور بودند که نور مانند موج رفتار می‌کند. نیوتن در نهایت پیشنهاد داد که نور ممکن است هر دو ویژگی را داشته باشد، هرچند شواهد قطعی نداشت.

در قرن نوزدهم، آزمایش‌ها ویژگی‌های موجی نور را نشان دادند و ظاهراً به این بحث خاتمه دادند. اما در اوایل قرن بیستم، این دیدگاه تغییر کرد. ماکس پلانک و آلبرت انیشتین نظریه موجی بودن نور را به چالش کشیدند. آنها پیشنهاد کردند که نور ویژگی‌های ذره‌ای نیز دارد. در دهه ۱۹۲۰، آرتور کامپتون شواهدی از انرژی جنبشی نور – یک ویژگی کلاسیک ذره – ارائه داد. این یافته، مفهوم وجود نور هم به صورت موج و هم به صورت ذره را تثبیت کرد. این دوگانگی فراتر از نور است و شامل الکترون‌ها و سایر ذرات بنیادی نیز می‌شود.

اصل مکملیت و عدم قطعیت آنتروپیک

یکی از چالش‌های اصلی در مکانیک کوانتومی، عدم امکان مشاهده همزمان ویژگی‌های موج و ذره در یک فوتون است. این محدودیت توسط اصل مکملیت نیلز بور توضیح داده می‌شود. این اصل در اواسط دهه ۱۹۲۰ معرفی شد. بر اساس این اصل، ترکیب مشاهده شده از ویژگی‌های موج و ذره، صرف‌نظر از روش اندازه‌گیری، ثابت می‌ماند.

در سال ۲۰۱۴، پژوهشگران سنگاپوری به صورت ریاضی اصل مکملیت را با عدم قطعیت آنتروپیک مرتبط کردند. عدم قطعیت آنتروپیک معیاری از اطلاعات ناشناخته در یک سیستم کوانتومی است. آنها نشان دادند که هر ویژگی موج یا ذره اندازه‌گیری نشده سیستم کوانتومی، حداقل یک بیت اطلاعات ناشناخته دارد.

تأیید تجربی در دانشگاه لینشوپینگ

با تکیه بر این بنیان نظری، پژوهشگران دانشگاه لینشوپینگ آزمایشی طراحی کردند تا یافته‌های تیم سنگاپوری را تأیید کنند. در این آزمایش از فوتون‌هایی با تکانه زاویه‌ای مداری – یک حرکت دایره‌ای – استفاده شد. این روش با حرکت نوسانی سنتی متفاوت است. این انتخاب، کاربردی بودن آزمایش را برای آینده افزایش می‌دهد، زیرا تکانه زاویه‌ای مداری می‌تواند اطلاعات بیشتری را رمزگذاری کند.

این آزمایش از یک تداخل‌سنج استفاده کرد. تداخل‌سنج دستگاهی است که معمولاً در تحقیقات کوانتومی استفاده می‌شود. فوتون‌ها به سمت یک تقسیم‌کننده پرتو کریستالی هدایت شدند. این تقسیم‌کننده، مسیر فوتون‌ها را به دو مسیر جداگانه تقسیم می‌کرد. سپس این مسیرها در یک تقسیم‌کننده پرتو دوم منعکس و دوباره ترکیب شدند. در آنجا، اندازه‌گیری‌ها مشخص می‌کردند که آیا فوتون‌ها به صورت موج، ذره یا ترکیبی از هر دو رفتار می‌کنند.

نکته متمایزکننده این آزمایش، توانایی پژوهشگران در قرار دادن جزئی تقسیم‌کننده پرتو دوم در مسیر فوتون بود. این تنظیم خاص به آنها اجازه می‌داد تا ویژگی‌های موج و ذره را همزمان اندازه‌گیری کنند.

پیامدهایی برای فناوری کوانتومی

یافته‌های این پژوهش پیامدهای گسترده‌ای دارد:

• ارتباطات کوانتومی: این تنظیمات تجربی می‌تواند برای توزیع ایمن کلیدهای رمزگذاری استفاده شود. این امر، جنبه مهمی از رمزنگاری کوانتومی است.
• مترولوژی کوانتومی: با استفاده از اصول نشان داده شده در آزمایش، می‌توان به دقت بیشتری در سیستم‌های اندازه‌گیری دست یافت.
• تحقیقات بنیادی: فراتر از کاربردهای عملی، این آزمایش راه‌های جدیدی را برای کاوش در ماهیت بنیادی مکانیک کوانتومی باز می‌کند.

گیلمهر بی خاویر، پژوهشگر دانشگاه لینشوپینگ، توضیح می‌دهد: “این آزمایش راهی مستقیم برای مشاهده رفتار مکانیکی کوانتومی پایه است. در حالی که نمی‌توانیم به طور کامل آنچه را که در داخل آزمایش اتفاق می‌افتد تصور کنیم، پیامدهای آن برای کاربردهای عملی هم جذاب و هم عمیق است.”

نگاهی به آینده

این تیم در حال برنامه‌ریزی آزمایش‌های بعدی است. آنها می‌خواهند چگونگی رفتار فوتون‌ها هنگام تنظیمات کریستال دوم، لحظاتی قبل از رسیدن به آن را بررسی کنند. این می‌تواند کاربرد این تنظیمات را در ارتباطات ایمن و توزیع کلید رمزگذاری بیشتر تأیید کند. دنیل اشپیگل-لکسنه، دانشجوی دکترای درگیر در این پروژه، می‌گوید: “کاربردهای بالقوه این تنظیمات تجربی در فناوری‌های کوانتومی بسیار هیجان‌انگیز است.”

نتیجه‌گیری

آزمایش پیشگامانه دانشگاه لینشوپینگ، دهه‌ها پژوهش نظری و تجربی را به هم پیوند می‌دهد. این آزمایش، بینش‌های جدیدی را در مورد یکی از گیج‌کننده‌ترین پدیده‌های مکانیک کوانتومی، یعنی دوگانگی موج-ذره، ارائه می‌دهد. این پژوهش با ادغام اصول مکانیک کوانتومی با نظریه اطلاعات، فهم ما از دنیای کوانتوم را ژرف‌تر می‌کند. همچنین، زمینه را برای پیشرفت‌های متحول‌کننده در فناوری و علم فراهم می‌کند.

اگر به خواندن کامل این مطلب علاقه‌مندید، روی لینک مقابل کلیک کنید: scitechdaily

تراشه‌ی کوانتومی انقلابی گوگل، Willow، می‌تواند تحولی بزرگ در رمزنگاری کوانتومی ایجاد کند. این پیشرفت، سرعت و دقت محاسباتی را به سطحی بی‌سابقه می‌رساند و چالش‌های تازه‌ای را برای امنیت ارزهای دیجیتال به همراه دارد. با اینکه این فناوری هنوز سال‌ها تا کاربرد عملی فاصله دارد، تأثیر بالقوه‌ی آن بر توسعه‌ی راه‌حل‌های مقاوم در برابر کوانتوم بسیار چشمگیر است.

جهشی انقلابی: تراشه‌ی کوانتومی Willow گوگل

معرفی تراشه‌ی محاسبات کوانتومی جدید گوگل، Willow، لحظه‌ای مهم در نوآوری فناوری است. Willow با بهبود قابل توجه سرعت محاسبات و کاهش نرخ خطا، نشانگر پیشرفتی بزرگ در مسیر عملی کردن محاسبات کوانتومی برای کاربردهای دنیای واقعی است. این پیشرفت، به ویژه برای صنایعی که به الگوریتم‌های پیچیده‌ی رمزنگاری متکی هستند، مانند ارزهای دیجیتال، جذابیت خاصی دارد.

محاسبات کوانتومی بر پایه‌ی کیوبیت‌ها عمل می‌کند. کیوبیت‌ها به پردازنده‌ها اجازه می‌دهند تا چندین محاسبه را همزمان انجام دهند. این قابلیت، به رایانه‌های کوانتومی برتری نسبت به سیستم‌های کلاسیک می‌دهد. سیستم‌های کلاسیک باید مسائل را به صورت متوالی حل کنند. دقت و کارایی بهبود یافته‌ی Willow، آن را از تراشه‌های کوانتومی قبلی متمایز می‌کند. این ویژگی، Willow را به عاملی بالقوه برای تغییر زمینه‌های مختلف، از جمله رمزنگاری، تبدیل می‌کند.

نحوه‌ی عملکرد Willow و پیامدهای آن برای رمزنگاری

برای درک نوآوری Willow، قیاس ساده‌ای را که تیم هالبیک، استراتژیست فناوری در DigiCert ارائه داده است، در نظر بگیرید. او محاسبات کلاسیک را به پیمایش یک هزارتو در هر بار یک مسیر، تشبیه می‌کند. در مقابل، محاسبات کوانتومی تمام مسیرهای ممکن را به طور همزمان بررسی می‌کند. این توانایی، سیستم‌های کوانتومی را قادر می‌سازد تا مسائل را به طور نمایی سریع‌تر از سیستم‌های کلاسیک حل کنند.

برای ارزهای دیجیتالی مانند بیت‌کوین، این مزیت کوانتومی نگرانی‌هایی ایجاد می‌کند. ارزهای دیجیتال برای ایمن‌سازی تراکنش‌ها و محافظت از داده‌های کاربر، به الگوریتم‌های رمزنگاری متکی هستند. اگر رایانه‌های کوانتومی به اندازه‌ی کافی قدرتمند شوند، از نظر تئوری می‌توانند این الگوریتم‌ها را رمزگشایی کنند. این امر، امنیت سیستم‌های بلاک چین را به خطر می‌اندازد. با این حال، کارشناسان تأکید می‌کنند که چنین سناریویی هنوز دور از واقعیت است.

محدودیت‌های فعلی محاسبات کوانتومی

با وجود پیشرفت‌های Willow، رایانه‌های کوانتومی هنوز در مراحل ابتدایی خود هستند. کیوبیت‌ها، اجزای اصلی محاسبات کوانتومی، به طور بدنامی ناپایدار و مستعد خطا هستند. Willow برخی از این مشکلات را از طریق قابلیت‌های بهبود یافته‌ی تصحیح خطا برطرف می‌کند. اما هنوز از یک سیستم کاملاً قابل اعتماد فاصله دارد.

به گفته‌ی هالبیک، رایانه‌های کوانتومی عملی که قادر به شکستن الگوریتم‌های رمزنگاری مدرن باشند، حداقل یک دهه با ما فاصله دارند. پیش‌بینی‌های فعلی تخمین می‌زنند که توسعه‌ی چنین سیستم‌هایی به میلیون‌ها کیوبیت نیاز دارد. در حالی که پردازنده‌های کوانتومی امروزی، مانند Willow، در مقیاس حدود ۱۰۰ کیوبیت کار می‌کنند.

فرصت ده ساله‌ی صنعت ارزهای دیجیتال

گوگل در مورد محدودیت‌های Willow در زمینه‌ی امنیت ارزهای دیجیتال شفاف بوده است. سخنگوی این شرکت تأیید کرده است که Willow نمی‌تواند سیستم‌های رمزنگاری مدرن را بشکند. همچنین رایانه‌های کوانتومی که قادر به انجام چنین کارهایی باشند، بعید است که تا ۱۰ تا ۱۵ سال دیگر ظاهر شوند.

حتی اگر Willow بتواند محاسبات خاصی را به طور قابل توجهی سرعت بخشد، کارشناسانی مانند پارک فایرباخ معتقدند که شکستن استانداردهای رمزنگاری امروزی هنوز زمان بسیار زیادی – حتی بیشتر از عمر جهان – طول می‌کشد. این بازه‌ی زمانی طولانی به صنعت ارزهای دیجیتال فرصتی حیاتی برای آماده شدن در برابر تهدیدات بالقوه‌ی کوانتومی می‌دهد.

آمادگی برای آینده‌ای مقاوم در برابر کوانتوم

صنعت ارزهای دیجیتال از قبل شروع به توسعه‌ی الگوریتم‌های رمزنگاری «مقاوم در برابر کوانتوم» کرده است. این کار برای مقابله با ظهور نهایی محاسبات کوانتومی انجام می‌شود. مؤسسه‌ی ملی استاندارد و فناوری (NIST) چندین الگوریتم مقاوم در برابر کوانتوم منتشر کرده است. این الگوریتم‌ها برای مقاومت در برابر حملات از سیستم‌های کلاسیک و کوانتومی طراحی شده‌اند.

گوگل و سایر رهبران فناوری با آزمایش الگوریتم‌های مقاوم در برابر کوانتوم، به طور فعال از این تلاش‌ها حمایت می‌کنند. هدف این ابتکارات، ایجاد روش‌های رمزگذاری مبتنی بر مسائلی ریاضی است که حل آنها برای رایانه‌های کوانتومی دشوار است. همانطور که هالبیک اشاره می‌کند، در حالی که سیستم‌های کوانتومی در شکستن الگوریتم‌های رمزنگاری سنتی برتری دارند، در برابر چالش‌های ریاضی جایگزین، کمتر مؤثر هستند.

فراتر از ارزهای دیجیتال: تأثیر گسترده‌تر محاسبات کوانتومی

در حالی که بخش زیادی از بحث‌های فعلی بر پیامدهای محاسبات کوانتومی برای ارزهای دیجیتال متمرکز است، کاربردهای بالقوه‌ی آن بسیار فراتر از امور مالی دیجیتال است. تقی رضا، استادیار دانشگاه ماساچوست امهرست، آینده‌ای را پیش‌بینی می‌کند که در آن پیشرفت‌های کوانتومی، صنایعی مانند هوش مصنوعی، مراقبت‌های بهداشتی، انرژی و امنیت سایبری را متحول خواهد کرد.

به عنوان مثال، محاسبات کوانتومی می‌تواند روش‌های رمزگذاری فوق‌العاده ایمن را فعال کند. همچنین می‌تواند پیشرفت‌ها را در کشف دارو، مدل‌سازی آب و هوا و یادگیری ماشین تسریع کند. جرمی آلایر، مدیر عامل شرکت ارز دیجیتال Circle، ماهیت دوگانه‌ی محاسبات کوانتومی را هم به عنوان یک خطر و هم به عنوان یک فرصت برجسته می‌کند. او پیش‌بینی می‌کند که این فناوری نه تنها سیستم‌های رمزنگاری موجود را به چالش می‌کشد، بلکه نوآوری را در ایجاد اقدامات امنیتی قوی‌تر نیز هدایت می‌کند.

مسیر پیش رو

تراشه‌ی Willow گوگل، پتانسیل عظیم محاسبات کوانتومی را برجسته می‌کند. در عین حال، بر نیاز به اقدامات پیشگیرانه برای رسیدگی به چالش‌های آن تأکید می‌کند. اگرچه ارزهای دیجیتال در حال حاضر ایمن هستند، اما این صنعت باید به توسعه‌ی راه‌حل‌های مقاوم در برابر کوانتوم برای حفاظت از آینده‌ی خود ادامه دهد.

با تکامل فناوری، تأثیر گسترده‌تر محاسبات کوانتومی احتمالاً بخش‌های متعددی را، از امنیت داده‌ها گرفته تا تحقیقات علمی، دوباره تعریف خواهد کرد. نکته‌ی اصلی واضح است: در حالی که محاسبات کوانتومی خطرات نظری ایجاد می‌کند، فرصت‌های بی‌سابقه‌ای را برای نوآوری و بهبود زیرساخت دیجیتال ما نیز ارائه می‌دهد.

اگر به خواندن کامل این مطلب علاقه‌مندید، روی لینک مقابل کلیک کنید: cnbc

در سال ۲۰۲۴، سهام شرکت‌های محاسبات کوانتومی مانند QUBT، D-Wave و Rigetti به طور چشمگیری افزایش یافت. این رشد باعث شد توجه سرمایه‌گذاران به این حوزه بیش‌ازپیش جلب شود. با اینکه کامپیوترهای کوانتومی تجاری هنوز فاصله زیادی با ما دارند، پیشرفت‌هایی مانند تراشه Willow گوگل نشان‌دهنده آینده‌ای روشن برای این فناوری است. در ادامه، دلایل افزایش جذابیت سرمایه‌گذاری در سهام محاسبات کوانتومی را بررسی می‌کنیم.

محاسبات کوانتومی: انقلابی در فناوری

سال ۲۰۲۴، سال رشد چشمگیر سهام فناوری بود. غول‌هایی مانند اپل، مایکروسافت و Nvidia در این رشد پیشتاز بودند. در این میان، محاسبات کوانتومی به عنوان یک حوزه برجسته ظهور کرد. بسیاری از شرکت‌های کوچک‌تر فعال در این حوزه، افزایش قابل توجهی در قیمت سهام خود را شاهد بودند و توجه سرمایه‌گذاران و رهبران صنعت را به خود جلب کردند. اما محاسبات کوانتومی چیست و چرا به عنوان آینده فناوری شناخته می‌شود؟

محاسبات کلاسیک در مقابل محاسبات کوانتومی

برای فهم محاسبات کوانتومی، ابتدا باید با مفهوم محاسبات کلاسیک، که اساس تمام کامپیوترهای مدرن است، آشنا شویم. کامپیوترهای کلاسیک بر اساس سیستم دودویی یا بیت کار می‌کنند. هر بیت می‌تواند صفر یا یک باشد. از کامپیوترهای اولیه مانند Commodore 64 گرفته تا گوشی‌های هوشمند پیشرفته مثل iPhone 16 Pro، همگی بر اساس این ساختار دودویی کار می‌کنند.

کامپیوترهای کوانتومی اما از محدودیت‌های دودویی رهایی یافته‌اند. آنها به جای بیت، از کیوبیت استفاده می‌کنند. کیوبیت‌ها، به لطف اصول مکانیک کوانتومی، می‌توانند صفر، یک یا حتی هر دو به طور همزمان باشند. این پدیده که برهم‌نهی نام دارد، به کامپیوترهای کوانتومی اجازه می‌دهد محاسبات را با سرعتی باورنکردنی انجام دهند، سرعتی که برای سیستم‌های کلاسیک قابل تصور نیست. مسائلی که حل آنها برای ابررایانه‌های کلاسیک میلیاردها سال طول می‌کشد، کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند در عرض چند دقیقه یا ساعت حل کنند.

نوید محاسبات کوانتومی

هرچند کامپیوترهای کوانتومی تجاری هنوز برای مصرف‌کنندگان در دسترس نیستند – و ممکن است دهه‌ها تا دسترسی به آنها باقی مانده باشد – این فناوری پتانسیل ایجاد انقلابی در صنایعی مانند علوم، دفاع، اکتشاف فضا و امنیت سایبری را دارد. توانایی حل مسائل پیچیده با سرعت بی‌سابقه، می‌تواند به پیشرفت‌هایی در زمینه‌هایی چون کشف دارو و بهینه‌سازی هوش مصنوعی منجر شود.

سهام محاسبات کوانتومی: سالی سرشار از موفقیت

در سال ۲۰۲۴، شرکت‌های فعال در حوزه محاسبات کوانتومی، افزایش چشمگیری در قیمت سهام خود را تجربه کردند. برخی از این شرکت‌ها عبارتند از:

• Quantum Computing Inc. (Nasdaq: QUBT): افزایش ۱۵۶۲٪ از ابتدای سال
• Rigetti Computing Inc. (Nasdaq: RGTI): افزایش ۸۸۲٪ از ابتدای سال
• IonQ Inc. (NYSE: IONQ): افزایش ۲۳۸٪ از ابتدای سال
• D-Wave Quantum Inc. (NYSE: QBTS): افزایش ۸۷۰٪ از ابتدای سال

این موفقیت‌های خیره‌کننده، نشان‌دهنده اعتماد روزافزون سرمایه‌گذاران به این بخش است. به عنوان مثال، اعلام اخیر QUBT مبنی بر قرارداد با ناسا، باعث افزایش ۲۶ درصدی قیمت سهام آن در یک روز شد. به همین ترتیب، پیشرفت‌های فناوری مانند تراشه کوانتومی Willow گوگل، پتانسیل محاسبات کوانتومی را تایید و اشتیاق را دوچندان کرده است.

تراشه Willow گوگل: نقطه عطفی مهم

گوگل کوانتوم اِی‌آی (Google Quantum AI) به تازگی از تراشه کوانتومی Willow خود رونمایی کرد که نقطه عطفی مهم در این زمینه محسوب می‌شود. به گفته هارت‌موت نِوِن، رهبر پروژه کوانتومی گوگل، Willow یک محاسبه معیار را در کمتر از پنج دقیقه انجام داد، کاری که سریع‌ترین ابررایانه کلاسیک برای انجام آن به حدود ۱۰ سپتیلیون سال زمان نیاز دارد. این موفقیت نه تنها قدرت عظیم محاسبات کوانتومی را نشان می‌دهد، بلکه سوالات بنیادینی درباره ماهیت واقعیت ایجاد می‌کند.

نوِن بر این باور است که چنین سرعت محاسباتی خارق‌العاده‌ای ممکن است به دلیل انجام محاسبات کوانتومی به طور همزمان در جهان‌های موازی باشد، مفهومی که ریشه در نظریه «چندجهانی» دیوید دویچ دارد. اگر این نظریه درست باشد، این کشف می‌تواند درک ما از فناوری و جهان را دگرگون کند.

چرا سرمایه‌گذاران روی محاسبات کوانتومی سرمایه‌گذاری می‌کنند؟

افزایش سهام محاسبات کوانتومی را می‌توان به عوامل متعددی نسبت داد:

1. پیشرفت‌های فناوری: نوآوری‌هایی مانند تراشه Willow گوگل، پیشرفت‌های قابل توجهی در قابلیت‌های محاسبات کوانتومی را نشان می‌دهند.
2. پتانسیل صنعت: فناوری کوانتومی، کاربردهای انقلابی در بخش‌های متعددی دارد و آن را به یک سرمایه‌گذاری جذاب بلندمدت تبدیل می‌کند.
3. حمایت نهادها: قراردادهای بزرگ، مانند توافق QUBT با ناسا، به این صنعت اعتبار می‌بخشد و سرمایه‌گذاران را جذب می‌کند.
4. خوش‌بینی به آینده: با وجود اینکه کامپیوترهای کوانتومی تجاری هنوز در دسترس نیستند، باور به اینکه این فناوری آینده را شکل خواهد داد، سرمایه‌گذاری را رونق می‌بخشد.

مسیر پیش رو

محاسبات کوانتومی هنوز در آغاز راه است، اما پتانسیل آن وسیع و تحول‌آفرین است. با ادامه تلاش شرکت‌ها برای پیشرفت در این زمینه، این فناوری می‌تواند به زودی راه‌حل‌هایی برای برخی از پیچیده‌ترین چالش‌های بشریت ارائه دهد. با این حال، چالش‌هایی مانند مقیاس‌پذیری، هزینه‌های بالای توسعه و نیاز به نیروی کار متخصص، برای استفاده کامل از این فناوری پیشرفته وجود دارد.

افزایش سریع سهام محاسبات کوانتومی در سال ۲۰۲۴، نشان‌دهنده اشتیاق و اعتماد فزاینده به این زمینه پیشگامانه است. چه کامپیوترهای کوانتومی به طور گسترده مورد استفاده قرار گیرند و چه به عنوان ابزارهای تخصصی برای تحقیقات پیشرفته باقی بمانند، تأثیر آنها بر فناوری و جامعه عمیق خواهد بود.

سخن پایانی

محاسبات کوانتومی چیزی فراتر از یک پیشرفت فناوری است. این یک تغییر بنیادین با پتانسیل بازتعریف صنایع و گسترش درک انسان از واقعیت است. در حالی که موانع قابل توجهی برای تجاری شدن کامپیوترهای کوانتومی وجود دارد، گام‌های برداشته شده در سال ۲۰۲۴ نشان می‌دهد که این فناوری آینده‌نگرانه به تغییر جهان، آنطور که ما می‌شناسیم، نزدیک‌تر شده است.

اگر به خواندن کامل این مطلب علاقه‌مندید، روی لینک مقابل کلیک کنید: fastcompany.com

پردازنده‌ی کوانتومی Willow گوگل، انقلابی در دنیای محاسبات ایجاد کرده است. این پردازنده با بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته مکانیک کوانتومی، محاسباتی را که ابررایانه‌ها به میلیاردها سال برای انجامشان نیاز دارند، تنها در چند دقیقه حل می‌کند. Willow نه‌تنها سرعت و دقت محاسبات کوانتومی را به سطحی بی‌سابقه رسانده است، بلکه تأثیرات عمیقی بر حوزه‌هایی چون هوش مصنوعی، کشف دارو و اکتشافات فضایی خواهد داشت. این دستاورد، مرزهای نوآوری را در محاسبات کوانتومی جابجا می‌کند.

پردازنده‌ی Willow گوگل: انقلابی در دنیای کوانتوم

گوگل به تازگی از پردازنده‌ی کوانتومی خود، Willow، رونمایی کرده است که گامی بزرگ در عرصه‌ی محاسبات محسوب می‌شود. این تراشه‌ی جدید، بخشی از انقلاب گسترده‌تر کوانتومی است و توجه متخصصان فناوری و محققان را به خود جلب کرده. قابلیت‌های Willow نویدبخش تغییر نگرش ما نسبت به محاسبات است و راه‌حل‌هایی برای چالش‌هایی ارائه می‌دهد که قبلاً با سیستم‌های کلاسیک غیرقابل حل بودند.

تغییر الگو در محاسبات کوانتومی

محاسبات کوانتومی، در بنیان خود، از اصول مکانیک کوانتومی برای انجام محاسبات با سرعت‌هایی استفاده می‌کند که برای رایانه‌های سنتی غیرقابل تصور است. برخلاف بیت‌های کلاسیک که در حالت‌های صفر یا یک قرار دارند، بیت‌های کوانتومی (کیوبیت‌ها) می‌توانند در حالت برهم‌نهی باشند. یعنی می‌توانند چندین مقدار را همزمان نشان دهند. این ویژگی به رایانه‌های کوانتومی اجازه می‌دهد تا بی‌نهایت احتمال را به صورت همزمان بررسی کنند. کاری که سیستم‌های کلاسیک حتی در هزاران سال هم نمی‌توانند انجام دهند.

پردازنده‌ی Willow گوگل، نمونه‌ی بارزی از این قابلیت است. گزارش‌ها حاکی از آن است که این پردازنده محاسبه‌ای را که برای یک ابررایانه حدود ده سپتیلیون سال زمان می‌برد، تنها در پنج دقیقه انجام داده است. برای درک بهتر، ده سپتیلیون سال، تقریباً هفتصد میلیارد برابر سن کنونی جهان ماست. این عملکرد شگفت‌انگیز، برخی از کارشناسان را به این فکر انداخته که آیا سیستم‌های کوانتومی برای سرعت بخشیدن به محاسبات، از جهان‌های موازی استفاده می‌کنند یا خیر. فرضی که ریشه در ماهیت پیچیده‌ی مکانیک کوانتومی دارد.

غلبه بر ناهمدوسی کوانتومی

یکی از بزرگترین چالش‌ها در محاسبات کوانتومی، ناهمدوسی کوانتومی است. در این پدیده، عوامل محیطی، حالت‌های کوانتومی حساس کیوبیت‌ها را مختل می‌کنند. این اختلال می‌تواند دقت و پایایی محاسبات را به خطر بیندازد. Willow با استفاده از تکنیک‌های پیشرفته‌ی تصحیح خطا، با این مشکل مقابله می‌کند. این تکنیک‌ها، کیوبیت‌ها را برای مدت طولانی‌تری پایدار نگه می‌دارند و محاسبات دقیق‌تری را ممکن می‌سازند. این پیشرفت، Willow را به عنوان یک گام مهم در مسیر محاسبات کوانتومی عملی و در مقیاس بزرگ قرار می‌دهد.

کاربردهای متحول‌کننده در صنایع مختلف

با وجود جذابیت مفاهیم نظری محاسبات کوانتومی، کاربردهای عملی آن جایی است که پتانسیل واقعی آن آشکار می‌شود. از مراقبت‌های بهداشتی گرفته تا علوم آب و هوا، تأثیر بالقوه‌ی آن تقریباً در همه‌ی حوزه‌ها قابل مشاهده است:

• کشف دارو: سیستم‌های کوانتومی می‌توانند تعاملات پیچیده‌ی زیستی را در مقیاسی بی‌سابقه شبیه‌سازی کنند. این امر، توسعه‌ی درمان‌های جدید را سرعت می‌بخشد و پزشکی شخصی را ممکن می‌سازد.
• علم مواد: طراحی مواد پیشرفته با ویژگی‌های برتر، مانند ابررساناها و مصالح ساختمانی مقاوم، با شبیه‌سازی‌های کوانتومی امکان‌پذیر می‌شود.
• هوش مصنوعی: پردازنده‌های کوانتومی با افزایش قدرت محاسباتی، می‌توانند الگوریتم‌های هوش مصنوعی را بهبود بخشند و به نوآوری در سیستم‌های خودران، رباتیک و دستیارهای شخصی منجر شوند.
• مدل‌سازی مالی: محاسبات کوانتومی می‌تواند پیش‌بینی‌های مالی را بهینه‌سازی کند، ارزیابی ریسک را بهبود بخشد و مدل‌های اقتصادی را اصلاح کند و در نهایت، ثبات اقتصادی جهانی را تقویت کند.
• امنیت سایبری: با ظهور تهدیدهای جدید برای روش‌های رمزگذاری، رمزنگاری مقاوم در برابر کوانتوم برای حفاظت از داده‌های حساس ضروری است.
• مدل‌سازی آب و هوا: شبیه‌سازی سیستم‌های پیچیده‌ی آب و هوایی به سیاست‌گذاران و شرکت‌ها کمک می‌کند تا استراتژی‌های توسعه‌ی پایدار تدوین کنند و خطرات زیست‌محیطی را کاهش دهند.
• اکتشافات فضایی: سیستم‌های کوانتومی می‌توانند برنامه‌ریزی ماموریت‌های فضایی، محاسبات مسیر و شبکه‌های ارتباطی را بهینه‌سازی کنند و راه را برای سرمایه‌گذاری‌های فضایی کارآمدتر هموار کنند.
• توسعه‌ی انرژی: از انرژی همجوشی گرفته تا ذخیره‌سازی پیشرفته‌ی باتری، محاسبات کوانتومی می‌تواند به ایجاد راه‌حل‌های انرژی پاک‌تر و پایدارتر کمک کند.

این کاربردها، پتانسیل دگرگون‌کننده‌ی فناوری کوانتومی را نشان می‌دهند. با حل مسائلی که برای سیستم‌های کلاسیک بسیار پیچیده هستند، درهایی به روی نوآوری‌هایی باز می‌شود که می‌توانند صنایع را متحول کنند و زندگی مردم را در سراسر جهان بهبود بخشند.

منافع اقتصادی و ژئوپلیتیکی

ظهور محاسبات کوانتومی، پیامدهای عمیق اقتصادی و ژئوپلیتیکی نیز دارد. کشورهایی که در این زمینه پیشرو هستند، به ویژه در بخش‌های دفاعی، اطلاعاتی و فناوری، از مزایای استراتژیک قابل‌توجهی برخوردار خواهند شد. برای مثال، ایالات متحده به شدت در تحقیقات کوانتومی سرمایه‌گذاری کرده است و تراشه‌ی Willow گوگل، نمونه‌ای از رهبری آمریکا در این حوزه است. با این حال، رقابت شدید است و کشورهایی مانند چین پیشرفت‌های سریعی دارند. این رقابت جهانی، بر نیاز به نوآوری و همکاری مداوم برای استفاده‌ی مسئولانه از فناوری کوانتومی تأکید می‌کند.

پیمایش خطرات و فرصت‌ها

در حالی که نوید محاسبات کوانتومی بسیار زیاد است، بدون خطر نیست. سوءاستفاده یا فقدان مقررات می‌تواند نابرابری‌های اجتماعی را تشدید کند یا به پیامدهای ناخواسته منجر شود. دولت‌ها و شرکت‌ها باید با یکدیگر همکاری کنند تا اطمینان حاصل شود که این فناوری متحول‌کننده در خدمت کل بشریت است. سیاست‌های مدبرانه، چارچوب‌های اخلاقی و آموزش عمومی در پیمایش این مرز جدید نقش کلیدی خواهند داشت.

همانطور که وارد عصر کوانتوم می‌شویم، فرصت‌ها برای رشد و نوآوری نامحدود هستند – اما چالش‌ها نیز همینطور. جامعه با پذیرش مسئولانه‌ی این تغییر الگو می‌تواند امکانات جدیدی را ایجاد کند و برخی از مبرم‌ترین مسائل خود را برطرف کند. چه در پزشکی، اقدامات اقلیمی یا اکتشافات فضایی، محاسبات کوانتومی آینده‌ای روشن‌تر و متصل‌تر را برای نسل‌های آینده ارائه می‌دهد.

اگر به خواندن کامل این مطلب علاقه‌مندید، روی لینک مقابل کلیک کنید: forbes

پژوهشگران دانشگاه شیکاگو در دانشکده مهندسی مولکولی پریتزکر (UChicago PME) از طراحی ماژولاری نوآورانه‌ای برای پردازنده‌های کوانتومی ابررسانا رونمایی کردند. این رویکرد پیشرفته، با اتصال همه کیوبیت‌ها از طریق یک مسیریاب مرکزی، محدودیت‌های طراحی‌های سنتی شبکه‌ای دوبعدی را کنار می‌زند. این معماری ماژولار و انعطاف‌پذیر، افق تازه‌ای برای پردازنده‌های کوانتومی باز می‌کند و نویدبخش محاسبات مقاوم در برابر خطا در حوزه‌هایی همچون رمزنگاری، انرژی پاک و فراتر از آن است.

انقلابی در طراحی پردازنده‌های کوانتومی

محاسبات کوانتومی پتانسیل ایجاد تحول در صنایع مختلف، از بهداشت و درمان گرفته تا رمزنگاری، را دارد. اما برای رسیدن به این پتانسیل، باید بر دو چالش اساسی غلبه کرد: مقیاس‌پذیری و تحمل خطا. پژوهشگران UChicago PME با بازنگری در طراحی پردازنده‌های کوانتومی ابررسانا، گامی مهم در این مسیر برداشته‌اند. رویکرد نوآورانه‌ی آنها، معماری ماژولاری را معرفی می‌کند که می‌تواند روش ساخت و توسعه‌ی رایانه‌های کوانتومی را متحول کند.

فراتر از شبکه دوبعدی

تراشه‌های کوانتومی مرسوم از شبکه‌ای دوبعدی برای چیدمان کیوبیت‌ها، واحدهای بنیادی اطلاعات کوانتومی، استفاده می‌کنند. در این چیدمان، هر کیوبیت تنها می‌تواند با همسایگان مستقیم خود – بالا، پایین، چپ و راست – تعامل داشته باشد. این طرح اگرچه برای دستگاه‌های کوچک مناسب است، اما محدودیت‌های ذاتی دارد:

• اتصال محدود: تنظیمات همسایگی، انواع عملیات کوانتومی قابل انجام را محدود می‌کند و مانع از پردازش موازی می‌شود.
• چالش‌های ساخت: ساخت شبکه دوبعدی بزرگ و بدون نقص با افزایش تعداد کیوبیت‌ها، به طور تصاعدی دشوارتر می‌شود. حتی نقص‌های کوچک می‌توانند کل پردازنده را از کار بیندازند.
• محدودیت‌های مقیاس‌پذیری: بزرگ کردن شبکه با افزودن کیوبیت‌ها به منابع بسیار زیادی نیاز دارد و ناکارآمدی‌هایی ایجاد می‌کند که آن را برای کاربردهای بزرگ‌مقیاس نامناسب می‌سازد.

این چالش‌ها، نیاز به تغییر اساسی در طراحی‌های مرسوم را آشکار می‌سازد.

راهکار ماژولار

آزمایشگاه Cleland در UChicago PME طرح جدیدی را ارائه کرده است: یک پردازنده کوانتومی ماژولار که حول یک مسیریاب قابل تنظیم ساخته شده است. این معماری نوآورانه از نحوه‌ی استفاده‌ی رایانه‌های کلاسیک از هاب‌های شبکه برای ارتباط بین اجزا الهام گرفته شده است. نحوه‌ی عملکرد آن به شرح زیر است:

1. مسیریاب مرکزی به عنوان هاب: مسیریاب مانند یک تابلو برق عمل می‌کند و به تمام کیوبیت‌های سیستم، صرف‌نظر از موقعیت فیزیکی‌شان، اجازه می‌دهد به یکدیگر متصل شوند و درهم‌تنیده شوند.
2. اتصالات پویا: “کلیدهای” کوانتومی امکان برقراری یا قطع اتصال را در کسری از ثانیه فراهم می‌کنند و عملیات کوانتومی پرسرعت و با دقت بالا را ممکن می‌سازند.
3. مقیاس‌پذیری: طراحی ماژولار به پژوهشگران اجازه می‌دهد بدون محدودیت شبکه دوبعدی، کیوبیت‌های بیشتری اضافه کنند. تا زمانی که اجزا در فضای سیستم جا شوند، معماری می‌تواند به صورت نامحدود گسترش یابد.
4. ساخت بهبودیافته: با پیش‌انتخاب و مونتاژ قطعات جداگانه روی یک “مادربرد پردازنده”، رویکرد ماژولار خطر نقص‌های ساخت که کل سیستم را تهدید می‌کند، کاهش می‌دهد.

این طرح نه تنها اتصال کیوبیت‌ها را افزایش می‌دهد، بلکه راه را برای محاسبات کوانتومی پیچیده‌تر و چندمنظوره‌تر هموار می‌کند.

پیامدهای دنیای واقعی

کاربردهای بالقوه‌ی این معماری جدید بسیار گسترده است. رایانه‌های کوانتومی مبتنی بر این طرح می‌توانند مسائلی را حل کنند که در حال حاضر برای رایانه‌های کلاسیک غیرقابل حل هستند، از جمله:

• رمزنگاری: شکستن کدهای رمزگذاری با تجزیه اعداد بسیار بزرگ.
• بهداشت و درمان: شبیه‌سازی ساختارهای مولکولی پیچیده برای کشف داروهای جدید.
• انرژی پاک: بهینه‌سازی سیستم‌های انرژی و مواد برای پایداری.

برای دستیابی به این پیشرفت‌ها، رایانه‌های کوانتومی باید با حداقل خطا و با پردازش حجم عظیمی از داده‌ها کار کنند. پلتفرم کیوبیت ابررسانای توسعه‌یافته توسط UChicago PME نویدبخش برآورده کردن این الزامات است.

گسترش افق‌ها

پژوهشگران به این موفقیت بسنده نمی‌کنند. مراحل بعدی آنها عبارتند از:

• مقیاس‌بندی: افزایش تعداد کیوبیت‌ها و ارتقاء قابلیت‌های مسیریاب.
• بررسی پروتکل‌های جدید: توسعه‌ی روش‌های جدید برای بهبود عملکرد پردازنده.
• اتصال کیوبیت‌ها از راه دور: بررسی روش‌هایی برای درهم‌تنیدگی کیوبیت‌ها در فواصل طولانی‌تر، که به طور بالقوه ماژول‌های مختلف را مانند پردازنده‌های ابررایانه‌ها به هم متصل می‌کند.

در حال حاضر، محدوده‌ی اتصال این سیستم در حد میلی‌متر است – فاصله‌ای که تیم قصد دارد با ادغام فناوری‌های پیشرفته آن را افزایش دهد.

نگاهی به آینده

پردازنده کوانتومی ماژولار طراحی‌شده توسط UChicago PME نشانگر تغییر رویکرد ما در معماری محاسبات کوانتومی است. با غلبه بر محدودیت‌های طرح‌های سنتی و معرفی چارچوبی مقیاس‌پذیر و مقاوم در برابر خطا، این نوآوری ما را به تحقق رایانه‌های کوانتومی توانمند در حل پیچیده‌ترین چالش‌های بشریت نزدیک‌تر می‌کند.

همانطور که پژوهشگران به اصلاح و توسعه‌ی این طرح ادامه می‌دهند، انقلاب کوانتومی به واقعیت نزدیک‌تر می‌شود – آغاز آینده‌ای که در آن محاسبات هیچ مرزی نمی‌شناسد.

اگر به خواندن کامل این مطلب علاقه‌مندید، روی لینک مقابل کلیک کنید: phys.org

گوگل از جدیدترین تراشه کوانتومی خود، «ویلو»، رونمایی کرده است. این تراشه کوانتومی یک پیشرفت بزرگ در محاسبات کوانتومی محسوب می‌شود و پتانسیل متحول کردن زمینه‌هایی مثل داروسازی و علم مواد را دارد. این موفقیت، گوگل را در رقابت برای رسیدن به کاربردهای عملی تراشه‌های کوانتومی، پیشتاز می‌کند.

معرفی تراشه کوانتومی «ویلو» توسط گوگل، هیجان زیادی در دنیای فناوری ایجاد کرده است. این دستاورد، گامی بزرگ به سوی محاسبات کوانتومی کاربردی است و نوید انقلابی در حوزه‌های مختلف را می‌دهد. ویلو فقط یک به‌روزرسانی کوچک نیست، بلکه نشان‌دهنده تعهد گوگل به گسترش مرزهای فناوری کوانتومی است.

ویلو چیست و چرا تا این حد مهم است؟

ویلو یک تراشه کوانتومی است که به جای ترانزیستورهای معمولی، از «کیوبیت» استفاده می‌کند. کیوبیت‌ها بر اساس اصول مکانیک کوانتومی کار می‌کنند و می‌توانند همزمان در چند حالت باشند. این تفاوت اساسی با کامپیوترهای کلاسیک، قدرت فوق‌العاده کامپیوترهای کوانتومی را رقم می‌زند. گوگل می‌گوید ویلو در یک معیار کلیدی، بسیار بهتر از نسل قبلی خود عمل می‌کند. این یعنی عملکرد بهتر و خطای کمتر. کنترل خطاها یکی از موانع اصلی توسعه کامپیوترهای کوانتومی بوده و این پیشرفت بسیار مهم است.

گوگل یک برنامه شش مرحله‌ای دارد و ویلو دومین گام این برنامه است. ویلو در حال حاضر حدود ۱۰۰ کیوبیت دارد، اما هدف بلندپروازانه گوگل ساخت سیستمی با ۱ میلیون کیوبیت است. این افزایش چشمگیر تعداد کیوبیت‌ها برای حل مسائلی لازم است که حتی قوی‌ترین ابرکامپیوترهای امروزی هم از پس آن‌ها بر نمی‌آیند.

آینده درخشان محاسبات کوانتومی

کاربردهای بالقوه محاسبات کوانتومی بسیار گسترده و دگرگون‌کننده است. گوگل چند حوزه کلیدی را معرفی می‌کند که این فناوری می‌تواند تاثیر عمیقی بر آن‌ها داشته باشد:

• داروسازی: کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند رفتار مولکول‌ها را با دقت بی‌نظیری شبیه‌سازی کنند و به ساخت داروها و درمان‌های جدید سرعت ببخشند. این می‌تواند انقلابی در پزشکی ایجاد کند و به درمان بیماری‌های لاعلاج کمک کند.

• انرژی همجوشی: مهار انرژی همجوشی هسته‌ای، آرزوی دیرینه دانشمندان بوده است. کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند فرآیندهای پیچیده واکنش‌های همجوشی را مدل‌سازی کنند و راه را برای منابع انرژی پاک و پایدار هموار کنند.

• علم مواد: طراحی مواد جدید با ویژگی‌های خاص، فرآیندی پیچیده و زمان‌بر است. شبیه‌سازی‌های کوانتومی می‌توانند این فرآیند را بسیار سریع‌تر کنند و به کشف مواد جدید با کاربردهای متنوع، از الکترونیک گرفته تا هوافضا، منجر شوند.

• طراحی باتری: بهبود باتری‌ها برای استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر بسیار مهم است. کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند به بهینه‌سازی طراحی باتری‌ها برای افزایش ظرفیت، سرعت شارژ و طول عمر کمک کنند.

علاوه بر این موارد، انتظار می‌رود محاسبات کوانتومی زمینه‌هایی مثل رمزنگاری، مدل‌سازی مالی و هوش مصنوعی را نیز متحول کند. قدرت انجام محاسبات پیچیده با سرعتی که برای کامپیوترهای معمولی غیرقابل تصور است، دنیایی از امکانات جدید را پیش روی ما می‌گذارد.

رقابت در دنیای کوانتوم

گوگل تنها شرکتی نیست که در زمینه محاسبات کوانتومی فعالیت می‌کند. شرکت‌های بزرگی مثل انویدیا، مایکروسافت و آی‌بی‌ام، به همراه استارت‌آپ‌ها و دانشگاه‌های متعدد، سرمایه‌گذاری زیادی در این حوزه کرده‌اند. این رقابت باعث نوآوری و سرعت بخشیدن به توسعه فناوری کوانتومی می‌شود. معرفی ویلو توسط گوگل، این شرکت را در جایگاه برتر قرار می‌دهد و نشان‌دهنده تعهد گوگل به پیشرفت در این زمینه است.

نگاهی به آینده

در حالی که هنوز سال‌ها، شاید دهه‌ها، تا تحقق کامل پتانسیل محاسبات کوانتومی فاصله داریم، تراشه ویلو گوگل گامی مهم به جلو است. این نشان می‌دهد که موانع ساخت کامپیوترهای کوانتومی کاربردی در حال برطرف شدن است و به عصر محاسبات کوانتومی نزدیک می‌شویم. تاثیر این فناوری بر علم، فناوری و جامعه بسیار زیاد خواهد بود و موفقیت گوگل، گواهی بر قدرت نبوغ انسان و تلاش بی‌وقفه برای پیشرفت علمی است. مسیر رسیدن به کامپیوتر کوانتومی یک میلیون کیوبیتی طولانی و پرچالش است، اما ویلو نمایی از آینده شگفت‌انگیز پیش روی ما را نشان می‌دهد.

اگر به خواندن کامل این مطلب علاقه‌مندید، روی لینک مقابل کلیک کنید: cnbc

کالیبراسیون خودکار محاسبات کوانتومی با هوش مصنوعی، انقلابی در دنیای کوانتوم است. با همکاری انویدیا، Rigetti Computing و Quantum Machines، این فرآیند خودکار شده و کارایی و توسعه‌پذیری کامپیوترهای کوانتومی را به طرز چشمگیری افزایش داده است. این پیشرفت، با حذف موانع اساسی در کالیبراسیون، راه را برای توسعه سریع‌تر محاسبات کوانتومی هموار می‌کند.

محاسبات کوانتومی آماده است تا انقلابی در صنایع مختلف ایجاد کند، اما پیشرفت آن توسط فرآیندهای پیچیده کالیبراسیون با مشکل مواجه می‌شود. کالیبراسیون دستی سیستم‌های کوانتومی با افزایش تعداد کیوبیت‌ها به طور فزاینده‌ای دشوارتر می‌شود و مانع توسعه کامپیوترهای کوانتومی بزرگتر و قدرتمندتر می‌شود. با این حال، پیشرفت‌های اخیر یک راهکار نویدبخش ارائه می‌دهند: استفاده از هوش مصنوعی برای خودکارسازی این مرحله حیاتی.

اتوماسیون مبتنی بر هوش مصنوعی: نقطه عطفی در محاسبات کوانتومی

همکاری بین انویدیا، Rigetti Computing و Quantum Machines، کاربرد موفقیت‌آمیز هوش مصنوعی را برای خودکارسازی کالیبراسیون کامپیوتر کوانتومی به نمایش گذاشته است. با استفاده از ابزارهای مبتنی بر هوش مصنوعی مانند Quantum Elements و Qruise، آنها از راه دور یک واحد پردازش کوانتومی (Quantum Processing Unit : QPU) 9 کیوبیتی Rigetti را کالیبره کردند. این QPU با سیستم کنترل پیشرفته Quantum Machines و DGX Quantum انویدیا، یک سیستم یکپارچه برای محاسبات کوانتومی-کلاسیک که در مرکز محاسبات کوانتومی اسرائیل (IQCC) مستقر است، ادغام شده است.

این دستاورد نشانگر یک جهش چشمگیر در توسعه محاسبات کوانتومی است. خودکارسازی کالیبراسیون نه تنها فرآیند آماده‌سازی زمان‌بر را تسریع می‌کند، بلکه چالش‌های توسعه‌پذیری را که مانع این حوزه شده است، برطرف می‌کند. با افزایش اندازه و پیچیدگی کامپیوترهای کوانتومی، کالیبراسیون دستی غیرعملی می‌شود. اتوماسیون مبتنی بر هوش مصنوعی یک راهکار اساسی ارائه می‌دهد و مسیر را برای کامپیوترهای کوانتومی بزرگتر، قدرتمندتر و در نهایت کارآمدتر هموار می‌کند.

اهمیت روزافزون محاسبات کوانتومی

پتانسیل محاسبات کوانتومی طیف وسیعی از بخش‌ها، از کشف دارو و علم مواد گرفته تا امور مالی و هوش مصنوعی را در بر می‌گیرد. توانایی آن در حل مسائل پیچیده به صورت نمایی سریعتر از کامپیوترهای کلاسیک، نویدبخش اکتشافات و نوآوری‌های پیشگامانه است. با این حال، تحقق این پتانسیل نیازمند غلبه بر موانع فنی قابل توجهی، از جمله کالیبراسیون پیچیده سیستم‌های کوانتومی است.

موفقیت اخیر در خودکارسازی این فرآیند، نشانگر شتاب رو به رشد در حوزه محاسبات کوانتومی است. شرکت‌های بزرگ فناوری و مؤسسات تحقیقاتی به طور جدی در تحقیق و توسعه کوانتومی سرمایه‌گذاری می‌کنند و پیشرفت سریعی را در سخت‌افزار و نرم‌افزار ایجاد می‌کنند. این پیشرفت با درک پتانسیل تحول‌آفرین محاسبات کوانتومی و ضرورت فزاینده برای غلبه بر چالش‌هایی که در مسیر آن قرار دارند، تقویت می‌شود.

تلاش مشترک، نوآوری را هدایت می‌کند

همکاری بین انویدیا، Rigetti و Quantum Machines، ماهیت مشارکتی اکوسیستم محاسبات کوانتومی را نشان می‌دهد. با گرد هم آوردن تخصص در هوش مصنوعی، سخت‌افزار کوانتومی و سیستم‌های کنترل کوانتومی، آنها به پیشرفتی دست یافته‌اند که دستیابی به آن برای هر شرکتی به تنهایی دشوار بود. این روحیه همکاری برای پیشبرد نوآوری در این حوزه پیچیده و با سرعت در حال تغییر، ضروری است.

سرمایه‌گذاری و رشد در بخش کوانتومی

افزایش سرمایه‌گذاری در محاسبات کوانتومی، شناخت روزافزون پتانسیل آن را بیشتر نشان می‌دهد. بودجه سرمایه‌گذاری در این بخش به اوج جدیدی رسیده است و استارت‌آپ‌ها سرمایه قابل توجهی را جذب می‌کنند. این سرمایه‌گذاری نشان دهنده اعتماد فزاینده به چشم‌انداز بلندمدت فناوری کوانتومی است. دولت‌ها در سراسر جهان نیز با درک اهمیت استراتژیک آن، به طور جدی در تحقیق و توسعه کوانتومی سرمایه‌گذاری می‌کنند. این تلاش جهانی، باور گسترده به قدرت تحول‌آفرین محاسبات کوانتومی را برجسته می‌کند.

آینده محاسبات کوانتومی

اتوماسیون موفقیت‌آمیز کالیبراسیون محاسبات کوانتومی گامی اساسی در جهت تحقق تمام پتانسیل این فناوری انقلابی است. این یک مانع اساسی را برطرف می‌کند و مسیر را برای کامپیوترهای کوانتومی بزرگتر، پیچیده‌تر و در نهایت قدرتمندتر هموار می‌کند. با پیشرفت این حوزه، می‌توانیم انتظار داشته باشیم که شاهد پیشرفت‌های بیشتری باشیم که ما را به آینده‌ای نزدیک‌تر می‌کند که در آن کامپیوترهای کوانتومی بتوانند برخی از چالش‌برانگیزترین مسائل جهان را حل کنند. این سفر به پایان نرسیده است، اما این دستاورد نقطه عطف مهمی در مسیر آینده‌ای مبتنی بر کوانتوم است.

اگر به خواندن کامل این مطلب علاقه‌مندید، روی لینک مقابل کلیک کنید: forbes

گوگل از جدیدترین دستاورد خود در حوزه محاسبات کوانتومی، تراشه کوانتومی Willow، رونمایی کرد. این تراشه با قابلیت تصحیح خطای نمایی و سرعتی فراتر از ابررایانه‌ها در برخی وظایف، نویدبخش انقلابی در این حوزه است.

رونمایی از Willow: نگاهی به آینده‌ی کوانتومی گوگل

تیم هوش مصنوعی کوانتومی گوگل از Willow، تراشه‌ی محاسبات کوانتومیِ پیشگامانه‌ای رونمایی کرده است که نقطه‌ی عطفی در مسیرِ تحققِ پتانسیل‌های محاسبات کوانتومی محسوب می‌شود. این صرفاً یک پیشرفتِ جزئی نیست؛ Willow قابلیتِ تصحیح خطاها به صورت نمایی و عملکردی فراتر از اَبَررایانه‌های کلاسیک در انجامِ محاسباتِ خاص را به نمایش می‌گذارد و نویدِ آینده‌ای را می‌دهد که در آن، مسائلِ پیچیده‌یِ تاکنون لاینحل، قابلِ حل خواهند شد. اما چه چیزی این فناوری را تا این حد متمایز می‌کند و چرا چنین شور و شوقی برانگیخته است؟ بیایید به مفاهیمِ اصلیِ پشتِ تلاش‌های کوانتومی گوگل بپردازیم.

فراتر از محاسبات کلاسیک: ورود به دنیای کوانتوم

رایانه‌های سنتی یا «رایانه‌های کلاسیک» با بیت‌ها کار می‌کنند که اطلاعات را به صورت ۰ یا ۱ نمایش می‌دهند. اما محاسبات کوانتومی بر پایه‌ی اصلی کاملاً متفاوت و با استفاده از بیت‌های کوانتومی یا «کیوبیت‌ها» عمل می‌کند. این کیوبیت‌ها از ویژگی‌های شگفت‌انگیزِ مکانیک کوانتومی بهره می‌برند و می‌توانند به طور همزمان در حالت برهم‌نهیِ ۰ و ۱ باشند. همین تفاوتِ بنیادی، دریچه‌ای به سوی قدرتِ محاسباتیِ بی‌سابقه‌ای می‌گشاید.

کیوبیت‌ها: آجرهای سازنده‌ی کوانتومی

جادوی کیوبیت‌ها در تواناییِ آنها برای مجسم کردنِ چندین حالت به طور همزمان از طریق برهم‌نهی نهفته است. به علاوه، کیوبیت‌ها می‌توانند درهم‌تنیده شوند، یعنی سرنوشتِ آنها به هم گره خورده و روابطِ پیچیده‌ای بین آنها ایجاد می‌شود. این درهم‌تنیدگی، امکاناتِ محاسباتی را دوچندان می‌کند و رایانه‌های کوانتومی را قادر می‌سازد تا انبوهی از حالات را به طور همزمان بررسی کنند. این موازی‌سازیِ ذاتی به آنها اجازه می‌دهد تا با مسائلِ خاص به صورت نمایی سریع‌تر از رایانه‌های کلاسیک مقابله کنند.

از ساخت تا خنک‌سازیِ عمیق: سفر تراشه‌ی کوانتومی

ایجاد این تراشه‌های کوانتومی فرآیندی بسیار پیچیده است. برخلافِ صنعتِ تراشه‌ی کلاسیک که به خوبی جا افتاده است، گوگل کیوبیت‌های خود را به صورت داخلی و با استفاده از مدارهای مجتمعِ ابررسانا می‌سازد. این مدارها با مواد و فرآیندهای ساختِ ویژه‌ای به دقت طراحی شده‌اند تا کیوبیت‌های باکیفیتی تولید کنند که قابلیتِ کنترل و یکپارچه‌سازی در دستگاه‌های بزرگتر و پیچیده‌تر را داشته باشند.

حفاظت در برابر نویز: صیانت از ظرافتِ کوانتومی

رایانه‌های کوانتومی به اختلالات یا «نویز» از منابعی مانند امواج رادیویی، میدان‌های الکترومغناطیسی و حتی گرما بسیار حساس هستند. برای کاهشِ این اختلالات، تیم هوش مصنوعی کوانتومی گوگل پوششی ویژه، مانندِ یک استودیویِ ضدِصدا برایِ هنرمندانِ ضبط، توسعه داده است. این محافظ، فرآیندهایِ ظریفِ کوانتومی را از تداخلِ خارجی محفوظ می‌دارد و یکپارچگیِ محاسبات را تضمین می‌کند. این امر شاملِ مهندسیِ مکانیکی و الکترومغناطیسیِ پیچیده‌ای، از انتخابِ مواد گرفته تا جانماییِ دقیقِ مدارها، می‌شود.

سیم‌کشیِ دنیای کوانتوم: مسیرهای کنترل

کنترل یک رایانه‌ی کوانتومی مستلزمِ ارسالِ سیگنال از طریق تغییراتِ شدیدِ دما است. سیگنال‌های مایکروویو برای کنترل کیوبیت‌ها استفاده می‌شوند و این سیگنال‌ها از طریق سیم‌های اختصاصی از دمای اتاق به محیطِ بسیار سردِ کیوبیت‌ها منتقل می‌شوند. این سیم‌ها برای ارسالِ سیگنالِ کارآمد و دقیق با دقتِ بالا انتخاب می‌شوند، و فیلترهایِ اضافی، کیوبیت‌ها را از نویزِ خارجی محافظت می‌کنند.

یخچال رقیق‌سازی: جهانی از سرما

کیوبیت‌های ابررسانا برای عملکردِ صحیح به دماهای بسیار پایین، سردتر از فضایِ بیرون، نیاز دارند. این محیطِ بسیار سرد با استفاده از یخچالِ رقیق‌سازی فراهم می‌شود. درونِ این تجهیزاتِ اختصاصی، فلزاتِ ابررسانا واردِ حالتِ مقاومتِ صفر می‌شوند، جایی که الکتریسیته بدون اتلافِ انرژی جریان می‌یابد. این محیطِ بسیار سرد، نویزِ حرارتی را به حداقل می‌رساند و به کیوبیت‌ها اجازه می‌دهد تا خواصِ کوانتومیِ خود را حفظ کرده و محاسباتِ پیچیده را انجام دهند.

Willow گامی مهم در نقشه‌ی راهِ محاسبات کوانتومیِ گوگل است. اگرچه هنوز در مراحلِ اولیه‌ی خود است، محاسباتِ کوانتومی نویدِ بزرگی را در خود دارد. نمایشِ قابلیتِ تصحیحِ خطای نمایی و سرعتِ محاسباتیِ برترِ Willow برایِ وظایفِ خاص، نگاهی گذرا به آینده‌ای ارائه می‌دهد که در آن رایانه‌های کوانتومی می‌توانند زمینه‌هایی از پزشکی و علمِ مواد گرفته تا هوشِ مصنوعی را دگرگون کنند و راه‌حل‌هایی را برایِ مسائلی که قبلاً دور از دسترس بودند، فراهم کنند. سفر از آزمایشگاه به کاربردهایِ عملی ادامه دارد، اما با پیشرفت‌هایی مانندِ Willow، آینده‌ی کوانتومی به طورِ فزاینده‌ای قابلِ لمس می‌شود.

اگر به خواندن کامل این مطلب علاقه‌مندید، روی لینک مقابل کلیک کنید: google

تصحیح خطای کوانتومی، که مدت‌ها چالشی بزرگ در مسیر محاسبات کوانتومی بوده، شاهد پیشرفت چشمگیری بوده است. پژوهشگران هوش مصنوعی کوانتومی گوگل با افزایش تعداد کیوبیت‌های فیزیکی، به نرخ خطای کمتری در کیوبیت منطقی دست یافته‌اند، که نویدبخش گامی اساسی به سوی محاسبات کوانتومی کاربردی با استفاده از تکنیک‌های تصحیح خطای کوانتومی است.

مهار خطاهای کوانتومی: گامی بلند به سوی محاسبات کوانتومی کاربردی

آرزوی ساخت یک کامپیوتر کوانتومی قدرتمند، در گرو حل یک چالش اساسی است: چگونه می‌توان ماشینی بی‌نقص را از اجزای ناقص ساخت. کیوبیت‌ها (qubits)، سنگ بنای این کامپیوترهای آینده‌نگر، به شدت شکننده و مستعد کوچکترین اختلالات هستند. این حساسیت به خطا، مانع اصلی در مسیر توسعه کامپیوترهای کوانتومی کاربردی بوده است. با این حال، دستاورد اخیر گوگل کوانتوم هوش مصنوعی، روزنه‌ی امیدی گشوده و گامی مهم در جهت فائق آمدن بر این مانع را نشان می‌دهد.

چالش تصحیح خطای کوانتومی

مفهوم QEC در دهه ۱۹۹۰ به عنوان راهکاری نظری برای مشکل شکنندگی کیوبیت‌ها مطرح شد. ایده اصلی، ترکیب چندین کیوبیت فیزیکی (Physical Qubit) در یک «کیوبیت منطقی (Logical Qubit)» مستحکم‌تر و واحد است. با رمزگذاری هوشمندانه اطلاعات در این مجموعه از کیوبیت‌های فیزیکی، سیستم در برابر خطاها مقاوم‌تر می‌شود. اگر یک کیوبیت فیزیکی از کار بیفتد، اطلاعات توسط سایر کیوبیت‌ها حفظ می‌شود. این فرآیند، مانند ساختن قطعه‌ای قابل اعتماد از اجزای معیوب فراوان است، نوعی کیمیاگری محاسباتی.

با این وجود، این رویکرد خالی از محدودیت نیست. اگر کیوبیت‌های فیزیکی منفرد بیش از حد مستعد خطا باشند، افزودن تعداد بیشتری از آنها می‌تواند نرخ خطای کلی کیوبیت منطقی را افزایش دهد. یک آستانه‌ی بحرانی وجود دارد: اگر نرخ خطای کیوبیت‌های فیزیکی به زیر این نقطه برسد، افزودن کیوبیت‌های بیشتر، کیوبیت منطقی را قدرتمندتر می‌کند. عبور از این آستانه، هدف دیرینه‌ی پژوهش‌ها در حوزه‌ی محاسبات کوانتومی بوده است.

موفقیت گوگل: عبور از آستانه

در دستاوردی درخشان، محققان گوگل کوانتوم هوش مصنوعی از این آستانه‌ی خطای بحرانی عبور کرده‌اند. آنها نشان دادند که با افزایش تعداد کیوبیت‌های فیزیکی مورد استفاده برای ایجاد یک کیوبیت منطقی، نرخ خطای کلی به طور قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌یابد. این اولین نمایش تجربی از این اثر مقیاس‌پذیری حیاتی، شرط لازم برای ساخت کامپیوترهای کوانتومی کاربردی است.

کد سطحی: رویکردی امیدبخش

تیم گوگل از نوع خاصی از کد QEC به نام «کد سطحی (Surface Code)» استفاده کرد. این رویکرد، کیوبیت‌ها را در ساختاری شبکه‌ای سازماندهی می‌کند و تعاملات محلی و تشخیص آسان خطا را فراهم می‌سازد. با وجود اینکه به تعداد بیشتری کیوبیت نیاز است، کد سطحی مزایای قابل توجهی از نظر کاربردی بودن و مقیاس‌پذیری ارائه می‌دهد.

سفر به سوی این موفقیت، دهه‌ها پیش با کارهای نظری الکسی کیتایف، که مفهوم کد سطحی را پیشنهاد داد، آغاز شد. بعدها، محققانی مانند جان مارتینیس و آستین فاولر، طرحی برای یک کامپیوتر کوانتومی بر اساس این کد ارائه کردند. این طرح، نقشه‌ی راهی، هرچند دشوار، برای ساخت یک کامپیوتر کوانتومی در مقیاس بزرگ ارائه داد. این طرح شامل مهندسی دقیق و پیشرفت‌های گام به گام در طراحی و ساخت کیوبیت بود.

از نظریه تا واقعیت: سال‌ها اصلاح و بهبود

تیم گوگل سال‌ها را صرف اصلاح و بهبود فناوری کیوبیت ابررسانای خود کرد و به تدریج تعداد کیوبیت‌ها را روی یک تراشه افزایش داد و کنترل خود را بر این اجزای حساس بهبود بخشید. در سال ۲۰۲۳، آنها آزمایش‌های اولیه را با کد سطحی انجام دادند و بهبود اندکی در نرخ خطا با مقیاس‌پذیری مشاهده کردند. با این حال، این پیشرفت ناچیز بود و امکان‌سنجی محاسبات کوانتومی در مقیاس بزرگ را همچنان در هاله‌ای از ابهام نگه می‌داشت.

اصلاحات بیشتر در سخت‌افزار آنها منجر به توسعه یک تراشه ۷۲ کیوبیتی جدید شد. با این سخت‌افزار بهبود یافته، تیم کاهش چشمگیری در نرخ خطا هنگام افزایش مقیاس کد سطحی مشاهده کرد. کاهش ۵۰ درصدی به دست آمد که نشانگر اثر مقیاس‌پذیری حیاتی پیش‌بینی شده توسط نظریه است. آزمایش‌های بعدی با شبکه‌های حتی بزرگتر از کیوبیت‌ها این روند را تأیید کرد و شواهد قوی ارائه داد که آنها از آستانه خطا عبور کرده‌اند.

مسیر پیش رو: چالش‌ها و فرصت‌ها

در حالی که این موفقیت نشان‌دهنده‌ی گامی بلند رو به جلو است، سفر به سوی محاسبات کوانتومی کاربردی هنوز به پایان نرسیده است. ساخت یک کامپیوتر کوانتومی واقعاً مفید، نیازمند پیشرفت‌های بیشتر در چندین زمینه است. این موارد عبارتند از:

• تعاملات چند کیوبیت منطقی: نمایش فعلی شامل یک کیوبیت منطقی واحد بود. تحقیقات آینده باید چگونگی تعامل چندین کیوبیت منطقی را بررسی کند، گامی حیاتی برای محاسبات پیچیده.
• مقیاس‌پذیری بیشتر: ساخت کیوبیت‌های منطقی بزرگتر و قدرتمندتر، نیازمند پیشرفت‌های مداوم در فناوری کیوبیت فیزیکی و تکنیک‌های تصحیح خطا است. مقیاس‌پذیری به هزاران کیوبیت منطقی، که به طور بالقوه میلیون‌ها کیوبیت فیزیکی است، چالش مهندسی عظیمی را به همراه دارد.
• بررسی رویکردهای جایگزین: در حالی که کد سطحی نوید زیادی نشان داده است، سایر کدهای QEC و فناوری‌های کیوبیت به طور فعال در حال بررسی هستند. آینده محاسبات کوانتومی ممکن است شامل ترکیبی از رویکردهای مختلف باشد.

با وجود چالش‌ها، موفقیت اخیر بارقه‌ی امیدی تازه را ایجاد کرده است. نمایش مقیاس‌پذیری تصحیح خطا، شواهد محکمی ارائه می‌دهد که ساخت کامپیوترهای کوانتومی کاربردی در دسترس است. با تحقیقات و نوآوری مداوم، پتانسیل دگرگون‌کننده‌ی محاسبات کوانتومی ممکن است به زودی به واقعیت تبدیل شود.

اگر به خواندن کامل این مطلب علاقه‌مندید، روی لینک مقابل کلیک کنید: quanta magazine

چین اخیراً از تیانیان-۵۰۴، یک کامپیوتر کوانتومی پیشرفته با ۵۰۴ کیوبیت که به تراشه شیاوهونگ (Xiaohong chip) مجهز است، رونمایی کرد. این کامپیوتر کوانتومی نه تنها رکورد جدیدی در حوزه فناوری داخلی چین محسوب می‌شود، بلکه جایگاه این کشور را در میان پیشگامان جهانی محاسبات کوانتومی، با دستاوردهای برجسته در سیستم‌های کوانتومی ابررسانا و فوتونیک، تقویت می‌کند.

خیزشی کوانتومی با تیانیان-۵۰۴

چین با معرفی تیانیان-۵۰۴، یک کامپیوتر کوانتومی ابررسانای قدرتمند مجهز به تراشه ۵۰۴ کیوبیتی شیاوهونگ، به پیشرفتی چشمگیر در حوزه محاسبات کوانتومی نائل آمده است. این نوآوری حاصل تلاش مشترک گروه کوانتومی چاینا تلکام (China Telecom Quantum Group : CTQG)، مرکز عالی اطلاعات کوانتومی و فیزیک کوانتومی وابسته به آکادمی علوم چین و کوانتوم سی تک (QuantumCTek) مستقر در آنهویی است. توسعه تیانیان-۵۰۴ گامی بلند در رقابت برای به تسخیر درآوردن محاسبات کوانتومی برای کاربردهای عملی محسوب می‌شود و افق‌های ممکن در این حوزه پیشرفته را گسترش می‌دهد.

ویژگی‌های برجسته تیانیان-۵۰۴

عملکرد تراشه شیاوهونگ
تراشه شیاوهونگ با ۵۰۴ کیوبیت، قلب تپنده سیستم تیانیان-۵۰۴ است. طراحی آن نه تنها بر افزایش توان محاسباتی، بلکه بر ارتقای سیستم‌های اندازه‌گیری و کنترل کوانتومی در مقیاس بزرگ نیز متمرکز است. این قابلیت‌ها برای تضمین کارایی، پایداری و قابلیت توسعه کامپیوترهای کوانتومی حیاتی هستند. تراشه شیاوهونگ به شاخص‌های قابل توجهی در موارد زیر دست یافته است:

• طول عمر کیوبیت
• وفاداری گیت
• عمق مدار کوانتومی
  این شاخص‌ها، توانمندی‌های آن را با پلتفرم‌های کوانتومی پیشرو جهانی مانند سیستم‌های محاسبات کوانتومی IBM هم‌تراز می‌کند.

یکپارچگی ابری
تیانیان-۵۰۴ با پلتفرم ابری محاسبات کوانتومی تیانیان ادغام خواهد شد و دسترسی محققان در سراسر جهان را به توانمندی‌های چشمگیر آن فراهم می‌سازد. از زمان آغاز به کار آن در نوامبر ۲۰۲۳، این پلتفرم بیش از ۱۲ میلیون بازدید از بیش از ۵۰ کشور داشته است که نشانگر جذابیت و کاربرد جهانی آن است. این رویکرد مبتنی بر ابر، دسترسی به محاسبات کوانتومی را همگانی می‌کند و محققان را قادر می‌سازد تا به مسائل پیچیده در زمینه‌هایی مانند هوش مصنوعی، رمزنگاری و علوم مواد بپردازند.

توسعه مشارکتی
همکاری بین CTQG و QuantumCTek برای موفقیت این پروژه نقشی اساسی داشته است. با تلفیق تخصص در فناوری کوانتومی و ارتباطات از راه دور، این همکاری با هدف تسریع بهره‌برداری عملی از محاسبات کوانتومی صورت گرفته است. پژوهشگران در رشته‌های مختلف می‌توانند از این پلتفرم برای حل چالش‌های دنیای واقعی به شکلی مؤثرتر استفاده کنند.

رویکرد دوگانه چین به محاسبات کوانتومی

چین با رویکردی دوگانه، مزایای محاسبات کوانتومی را از طریق فناوری‌های ابررسانا و فوتونیک دنبال می‌کند. این رویکرد دوگانه با پیشرفت‌های پیشین مانند جیوژانگ ۲.۰ (محاسبات کوانتومی فوتونیک) و زوچونگجی ۲.۱ (محاسبات کوانتومی ابررسانا) به اثبات رسیده است.
– جیوژانگ ۲.۰: به رکورد ۱۱۳ فوتون شناسایی شده دست یافت.
– زوچونگجی ۲.۱: با ۶۶ کیوبیت کار می‌کند.

این سیستم‌ها، توانایی چین را برای پیشبرد مزیت محاسباتی کوانتومی در الگوهای مختلف فناوری نشان می‌دهند.

فراتر از برتری کوانتومی

در حالی که تیانیان-۵۰۴ جهشی قابل توجه در محاسبات کوانتومی محسوب می‌شود، محققان تأکید دارند که تمرکز اصلی آن فراتر از دستیابی به “برتری کوانتومی” است. به گفته گونگ مینگ، محقق مرکز عالی اطلاعات کوانتومی و فیزیک کوانتومی، تأکید بر توسعه سیستم‌های اندازه‌گیری و کنترل قدرتمند و قابل توسعه برای محاسبات کوانتومی در مقیاس بزرگ است. این رویکرد تضمین می‌کند که پیشرفت‌ها در سخت‌افزار با کاربردهای عملی که می‌تواند برای صنایع و پژوهش‌های علمی مفید باشد، همگام شود.

کاربردها و تأثیر جهانی

پیامدهای قابلیت‌های تیانیان-۵۰۴ بسیار گسترده است. با ادغام محاسبات کوانتومی در خدمات ابری، چین خود را به عنوان پیشرو در ارائه فناوری کوانتومی در دسترس جهانیان مطرح می‌کند. کاربردهای بالقوه آن عبارتند از:
– هوش مصنوعی: تقویت مدل‌های یادگیری ماشینی با الگوریتم‌های کوانتومی.
– رمزنگاری: توسعه پروتکل‌های ارتباطی امن در برابر حملات کوانتومی.
– علوم مواد: شبیه‌سازی برهمکنش‌های پیچیده مولکولی برای طراحی مواد پیشرفته.
– علوم محیطی: بهبود مدل‌ها برای پیش‌بینی‌های هواشناسی و تغییرات اقلیمی.

در چارچوبی وسیع‌تر

پیشرفت‌های چین در محاسبات کوانتومی بخشی از یک راهبرد کلان برای حفظ پیشتازی فناوری در عرصه جهانی است. به عنوان مثال، ابررایانه تیانهه اخیراً در کارایی محاسبات هوش مصنوعی رتبه اول را کسب کرد و دومین پیروزی بین‌المللی خود را از سال ۲۰۲۱ به ثبت رساند. این دستاورد، تعهد گسترده چین به نوآوری در فناوری‌های محاسباتی، چه کلاسیک و چه کوانتومی، را برجسته می‌کند.

نتیجه‌گیری

توسعه تیانیان-۵۰۴ نشانگر نفوذ روزافزون چین در عرصه محاسبات کوانتومی است. با پیشرفت فناوری‌های ابررسانا و فوتونیک و ادغام آنها در پلتفرم‌های قابل دسترس جهانی، چین بستری را برای آینده‌ای فراهم می‌سازد که در آن محاسبات کوانتومی به ابزاری حیاتی برای حل پیچیده‌ترین مسائل بشریت تبدیل خواهد شد. تمرکز بر کاربردهای عملی و سیستم‌های قابل توسعه تضمین می‌کند که این نوآوری‌ها تأثیراتی ماندگار بر صنایع، علم و فناوری خواهند داشت.

اگر به خواندن کامل این مطلب علاقه‌مندید، روی لینک مقابل کلیک کنید: interesting engineering