هر موقع که خبری در مورد کامپیوترهای کوانتومیکامپیوتر کوانتومی چیست؟همه چیز درباره کامپیوترهای کوانتومی
براستی کامپیوتر کوانتومی چیست؟ این مقاله عالی به بررسی و معرفی کامپیوترهای کوانتومی به زبان ساده پرداخته است، همچنین قدرت کامپیوترهای کوانتومی را بررسی کرده به گوش می‌رسد، اولین سوالی که به ذهن همه‌ی ما می‌رسد، این است که سرعتش چند برابر کامپیوترهای معمولی است؟ درست است که پارامترهای مختلفی در پیشرفت کامپیوترهای کوانتومی دخیل هستند؛ اما سرعت کامپیوترهای کوانتومی بحثی است که این کامپیوترکامپیوتر چیست؟ ⚡️ کامپیوتر چیست به زبان ساده
این مقاله عالی توضیح داده که کامپیوتر چیست و چه کاربردی دارد و همه چیز درباره کامپیوتر از جمله فواید کامپیوتر و تعریف کامپیوتر و اجزای آن را بیان کرده است ها را به رقابت با یکدیگر وادار می‌کند. کامپیوترهای کوانتومی قادر به انجام پردازش های کوانتومی هستند، به‌وسیله‌ی پردازش‌های کوانتومی و با استفاده از کیوبیت (Qubit) به‌جای بیت کلاسیک، می‌توان مسائلی که برای کامپیوترهای کلاسیک پیچیده هستند را در زمان خیلی کمی با استفاده از فیزیک کوانتومی حل کرد. به این ویژگی که کامپیوترهای کوانتومی با سرعت بسیار بالایی مسائلی را حل می‌کنند که کامپیوترهای کلاسیک قادر به حل آنها نیستند، به‌اصطلاح برتری کوانتومی یا Quantum Supremacy می‌گویند. محققان بر این باورند که کامپیوترهای کوانتومی بسیار بهتر از بزرگترین سوپرکامپیوتر موجود در جهان هستند، چرا که قادر به پردازش با سرعت میلیون‌ها بار بیشتر می‌باشند.
بررسی سرعت کامپیوتر های کوانتومی فعلی
هرچند که کامپیوترهای کوانتومی تاکنون در مقیاس بالا تولید نشده‌اند و هنوز استفاده از آنها به‌صورت تجاری خیلی متداول نشده است اما شرکت‌های بزرگ و معروف هرکدام کامپیوتر کوانتومی خودشان را ساخته‌اند و در بعضی از موارد به فروش نیز رسانده‌اند. در این قسمت معروف‌ترین و پرسرعت‌ترین کامپیوترهای کوانتومی که تاکنون ساخته شده و مورد استفاده قرار گرفته‌اند را به‌طور مختصر معرفی می‌کنیم.
کامپیوتر Sycamore شرکت Google
Sycamore یک کامپیوتر کوانتومی است که در سال 2019 توسط کمپانی گوگل ساخته شد و یکی از پر سروصداترین کامپیوترهای ساخته شده تاکنون بوده است. این کامپیوتر از 54 کیوبیت ابررسانا (Superconducting) تشکیل شده است. هدف از طراحی این کامپیوتر، انجام وظیفه‌ی خاصی که با نام سمپلینگ تصادفی مدار یا Random Circuit Sampling شناخته می‌شود، بود. کامپیوتر Sycamore گوگل توانست پردازشی را تنها در 200 ثانیه انجام دهد؛ در حالی که بزرگترین سوپرکامپیوتر آن موقع یعنی IBM Summit برای حل این مسئله به 10 هزار سال زمان نیاز داشت یعنی کامپیوتر کوانتومی گوگل چیزی حدود 158 میلیون بار سریع‌تر این پردازش را انجام داد!
کامپیوتر کوانتومی Quantum System One شرکت IBM
شرکت IBM که یکی از پیشروهای عرصه کامپیوترهای کوانتومی است، کامپیوتر خود را با نام System One در سال 2019 تولید کرد. این کامپیوتر از 27 کیوبیت تشکیل شده است و قادر است تا مسائل کوانتومی را در سرعت بالایی حل کند. از مزایای این کامپیوتر می‌توان به دسترسی آن از طریق فضای ابری اشاره کرد. افراد مختلفی اعم از برنامه‌نویسان کامپیوتری، دانشجویان و محققان می‌توانند به‌صورت کنترلی (Remotely) و از راه دور الگوریتمالگوریتم چیست به زبان ساده و با مثال های فراوان
در این مقاله به زبان بسیار ساده و با مثال های متعدد توضیح داده شده که الگوریتم چیست و چه کاربردهایی دارد‌های کوانتومی خود را در این کامپیوتر اجرا کنند، همچنین این کامپیوتر از یک زیرساخت خنک‌کننده برودتی یا Cryogenic استفاده کرده است که باعث می‌شود این کامپیوتر در دمای بسیار پایینی فعالیت کند تا از اختلالات محیط اطراف دور باشد و خللی در کار کیوبیت‌ها به وجود نیاید.
کامپیوتر کوانتومی شرکت IonQ
IonQ شرکتی در صنعت تولید کامپیوترهای کوانتومی با پرفورمنس بالا است. این شرکت از تکنیکی به نام یون‌های به دام افتاده یا Trapped Ions استفاده کرده است. در این تکنیک، از یون‌ها به‌عنوان کیوبیت استفاده می‌شود؛ همچنین کامپیوتر شرکت IonQ توانسته تا زمان انسجام کیوبیت‌ها را بالا ببرد. یکی از مشکلات بسیار اساسی کامپیوترهای کوانتومی، همانطور که در مقاله مشکلات کامپیوترهای کوانتومی گفته شد، عدم انسجام یا Decoherence کیوبیت‌ها است؛ به این معنی که کیوبیت‌ها در حین پردازش دچار اختلال می‌شوند. کامپیوتر یونی شرکت IonQ توانسته زمان انسجام کیوبیت‌ها را به 10 میلی ثانیه برساند که عدد نسبتاً خوبی به‌حساب می‌آید.
کامپیوتر کوانتومی Aspen-9 شرکت Rigetti
کمپانی Rigetti یکی دیگر از کمپانی‌های فعال در حوزه تولید کامپیوترهای کوانتومی است. Aspen-9 نام یکی از کامپیوترهای پرسرعت این شرکت است که از 30 کیوبیت تشکیل شده است. این کامپیوتر نیز قابل دسترسی از طریق فضای ابری می‌باشد. این کامپیوتر نیز همانند کامپیوتر Sycamore گوگل از کیوبیت‌های ابررسانا ایجاد شده است. یکی از اهداف ساخته شدن این کامپیوتر، ارتقاء Quantum Volume بوده است. به‌وسیله Quantum Volume می‌توان پرفورمنس نهایی کامپیوتر کوانتومی را با در نظر گرفتن نرخ خطای کیوبیت‌ها و پارامترهای دیگر به دست آورد، بنابراین می‌توان محاسبات کوانتومی پیچیده‌تر و بزرگ‌تری را پردازش کرد.
کامپیوتر کوانتومی System Model H1 شرکت Honeywell
کمپانی Honeywell که به توسعه راه‌حل‌های پردازشی با کارایی بالا معروف است، بعد از وارد شدن به عرصه کامپیوترهای کوانتومی، از کامپیوتر خود با نام System Model H1 رونمایی کرد. این کامپیوتر نیز از تکنیک یون‌های به دام افتاده برای تولید کیوبیت‌ها استفاده می‌کند؛ همچنین میزان Quantum Volume آن نیز به قدر قابل ملاحظه‌ای بالا است. تمرکز Honeywell بر روی حل مسائل دنیای واقعی به وسیله کامپیوترهای کوانتومی است، مسائلی مانند بهینه‌سازی، مسائل حوزه شیمی، یادگیری ماشین (Machine Learning)یادگیری ماشین چیست و چرا مهم است؟ - Machine learning (ML)
تعریف یادگیری ماشین : ماشین لرنینگ (Machine Learning یا به اختصار ML) باعث می‌شود که خود ماشین‌ها با آنالیز داده ها امکان یادگیری و پیشرفت داشته باشند و...
کامپیوتر کوانتومی Advantage شرکت D-Wave
کمپانی D-Wave که تاکنون چندین کامپیوتر کوانتومی به‌صورت تجاری فروخته است، چند سال پیش کامپیوتری با نام Advantage را معرفی کرد که تا مدت‌ها در تیتر رسانه‌های تکنولوژی قرار داشت. این کامپیوتر از بیش از 5 هزار کیوبیت و 15 اتصال کیوبیت برخوردار است.
دوره بلاکچین برای همه
نمونه فیلم‌هایی از جلسات بلاکچین برای همه
سریع ترین کامپیوتر کوانتومی جهان!
به گزارش بیگ بگ به نقل از ایندیپندنت، فیزیکدانان چینی ادعا می‌کنند که موفق به ساخت دو کامپیوتر کوانتومی شدند که سرعت بسیار بالایی دارند و از تمامی کامپیوترهای کوانتومی رقیب ساخته شده در ایالات متحده سبقت گرفته‌اند. در ساخت این کامپیوتر از 113 فوتون نوری استفاده شده است و با استفاده از سمپلینگ Guassian Boson، سازندگان توانسته‌اند به قدرتی معادل برابر یا حتی سریع‌تر از سوپرکامپیوترها برسند. این کامپیوتر که 2.1 Zuchongzhi نام دارد، 10 میلیون بار از کامپیوتر سیکامور گوگل سریع‌تر است؛ همچنین 100 تریلیون بار سریع‌تر از سریع‌ترین ابرکامپیوتر موجود در جهان است. به گفته سازنده‌های این کامپیوتر، معادله‌ای که کامیپوترهای معمولی جهان برای حل آن به 30 تریلیون سال زمان نیاز دارند را در 1 میلی ثانیه حل می‌کند.
علت سریع بودن کامپیوتر های کوانتومی چیست؟
شاید در نگاه اول این طور به نظر برسد که کامپیوترهای کوانتومی به‌طور ذاتی از سرعت بالاتری برخوردار هستند؛ اما در تئوری قضیه کمی متفاوت است. اجازه دهید با یک مثال این مورد را توضیح دهیم. فرض کنید در آزادراه یک خروجی وجود دارد و 100 ماشین قصد خارج شدن از آن را دارند. با توجه به این که این آزادراه تنها یک خروجی دارد، 100 ماشین باید پشت سرهم و تک به تک خارج شوند. اگر هر ماشین تنها به 1 ثانیه زمان برای خروج نیاز داشته باشد، در نتیجه 100 ثانیه طول می‌کشد تا تمامی ماشین‌ها خارج شوند. حالا فرض کنید این آزادراه 100 خروجی داشته باشد. بدیهی است که تمامی ماشین‌ها هرکدام از یک خروجی متفاوت می‌توانند به‌صورت همزمان خارج شوند. زمان خارج شدن هم تنها 1 ثانیه طول می‌کشد. در واقع این جا سرعت خروج 100 برابر شده، اما در سرعت ماشین‌ها هیچ تفاوتی ایجاد نشده است. حالت اولیه عملکرد کامپیوتر کلاسیک و حالت دوم پردازش به صورت کوانتومی را نشان می‌دهد. در زیر، مهم‌ترین دلایلی که کامپیوترهای کوانتومی از سرعت بالایی برخوردار هستند آورده شده است:
پردازش موازی کوانتومی
همانطور که گفته شد، کامپیوترهای کوانتومی از کیوبیت استفاده می‌کنند. کیوبیت‌ها می‌توانند به صورت همزمان دارای چندین مقدار باشند که به‌اصطلاح به این حالت، برهم نهی یا Superposition می‌گویند. همین امر کامپیوترهای کوانتومی را قادر می‌سازد تا ورودی‌های مختلفی را به‌صورت همزمان پردازش کنند؛ در حالی که در کامپیوترهای کلاسیک، پردازش‌ها به‌صورت ترتیبی انجام می‌شود و در هر زمان تنها یک ورودی می‌تواند آماده پردازش باشد، بنابراین پردازش موازی (Parallelism) باعث می‌شود تا کامپیوترهای کوانتومی، مسائل به خصوصی را بسیار سریع‌تر از کامپیوترهای کلاسیک انجام دهند.
درهم تنیدگی کوانتومی
یکی از پدیده‌های فیزیک کوانتوم، درهم تنیدگی یا Entanglement است. دو کیوبیت درهم تنیده، جدای از فاصله‌ی بین آنها با یکدیگر تعامل دارند. به‌وسیله درهم تنیدگی کوانتومی می‌توان عملیات مشخصی را بر روی چندین کیوبیت به‌صورت همزمان اعمال کرد که این امر به نوبه خود، باعث سریع‌تر شدن کامپیوترهای کوانتومی می‌شود. این پدیده در کامپیوترهای کلاسیک تعریف نشده است.
الگوریتم های کوانتومی
برای کامپیوترهای کوانتومی می‌توان الگوریتم‌هایی طراحی کرد که مناسب خاصیت‌های کوانتومی باشد و بتوان از آنها بهره برد؛ به‌عنوان مثال با استفاده از الگوریتم معروف شُر (Shor)، می‌توان به‌طور بسیار کارآمدی اعداد بزرگ را به عوامل اول در زمان چندجمله‌ای (Polynomial Time) تجزیه کرد.
نمونه فیلم‌های دوره‌های مهارتی
جمع‌بندی
کامپیوترهای کوانتومی از پیشرفته‌ترین تکنولوژی‌های کامپیوتری است که بشر به آنها دست یافته است. هر سال تعداد بسیار زیادی تحقیقات در زمینه پردازش‌های کوانتومی صورت می‌گیرد و با توجه به آنها، کامپیوترهای کوانتومی جدیدی ایجاد می‌شوند که به مراتب از سرعت بالاتری برخوردار هستند. هرچند که در زمینه پردازش‌های کوانتومی و حل مسائل با کمک کامپیوترهای کوانتومی در اول راه هستیم، اما پیشرفت‌های روزافزونی در این حوزه داریم که ما را به آینده امیدوار می‌کند. در این مقاله به طور جامع به سرعت کامپیوترهای کوانتومی و دلایل پرسرعت بودن آنها پرداخته شد.
آیا کامپیوترهای کوانتومی می توانند تمامی مسائل را سریع تر حل کنند؟
الگوریتم‌های کوانتومی بسیار متفاوت از الگوریتم‌های کامپیوترهای کلاسیک هستند بنابراین مسائلی که تاکنون توسط کامپیوترهای کوانتومی با سرعت بالایی حل شده‌اند بسیار محدود هستند. برای حل سریع مسائل، باید الگوریتم مخصوص پردازش کوانتومی آن مسائه طراحی شود.
آیا در آینده کامپیوترهای کوانتومی جایگزین کامپیوترهای کلاسیک می شوند؟
در پاسخی کوتاه باید گفت خیر. شرایط نگهداری کامپیوترهای کوانتومی سخت است و کار با آنها همانند کامپیوترهای کلاسیک نیست و تنها برای هدفی به خصوص طراحی می‌شوند همچنین همانند کامپیوترهای کلاسیک دارای سیستم‌عامل، محیط گرافیکی، کامپایلر و... نیستند و در واقع به عنوان مکمل برای کامپیوترهای کلاسیک مورد استفاده قرار می‌گیرند.
دوره‌های مهارتی رشته کامپیوتر
