کوانتوم یکی از عجیبترین و هیجانانگیزترین حوزههای علم فیزیک است. این علم رفتار ذرات در ابعاد اتمی را بررسی میکند، جایی که قوانین فیزیک کلاسیک دیگر کارایی ندارند. در این دنیای عجیب ذرات میتوانند همزمان در دو مکان باشند یا با سرعتی بیشتر از نور با یکدیگر ارتباط برقرار کنند!
این پدیدههای عجیب برای اولین بار در اوایل قرن بیستم توسط دانشمندانی مانند ماکس پلانک و آلبرت اینشتین کشف شدند. آنها متوجه شدند که در سطح اتمی، ذرات بر اساس احتمالات رفتار میکنند، نه قوانین قطعی فیزیک نیوتنی. این کشف بنیادی، پایههای علم مکانیک کوانتومی را بنا نهاد.
اما چرا این موضوع برای کامپیوترها مهم است؟ پاسخ در یک کلمه است: قدرت پردازش! کامپیوترهای معمولی از بیتها استفاده میکنند که فقط میتوانند ۰ یا ۱ باشند. اما کامپیوترهای کوانتومی از کیوبیتها بهره میبرند که میتوانند همزمان ۰ و ۱ باشند! این ویژگی به نام "برهمنهی کوانتومی" شناخته میشود.
تصور کنید یک رمز ۱۰۰ رقمی دارید. یک کامپیوتر معمولی باید هر ترکیب ممکن را یکی یکی امتحان کند که ممکن است میلیونها سال طول بکشد. اما یک کامپیوتر کوانتومی میتواند تمام این ترکیبات را به صورت همزمان بررسی کند! این همان دلیلی است که شرکتهای بزرگی مانند گوگل و IBM میلیاردها دلار روی این فناوری سرمایهگذاری کردهاند.
یکی از جالبترین کاربردهای این فناوری در زمینه داروسازی است. با شبیهسازی مولکولها در سطح کوانتومی، دانشمندان میتوانند داروهای جدید را در کسری از زمان فعلی طراحی کنند. همچنین در هوش مصنوعی، این کامپیوترها میتوانند الگوریتمهای یادگیری ماشین را به شکل باورنکردنی سریعتر اجرا کنند.
با این حال، چالشهای بزرگی نیز وجود دارد. کیوبیتها بسیار حساس هستند و کوچکترین اختلالی میتواند آنها را از بین ببرد. به همین دلیل است که این کامپیوترها باید در دمای نزدیک به صفر مطلق (حدود -۲۷۳ درجه سانتیگراد) کار کنند. همچنین، برنامهنویسی برای آنها به مهارتهای کاملاً جدیدی نیاز دارد.
به نظر میرسد ما در آستانه یک انقلاب تکنولوژیک بزرگ قرار داریم. در حالی که کامپیوترهای فعلی هنوز برای اکثر کارهای روزمره کافی هستند، کامپیوترهای کوانتومی میتوانند مسائلی را حل کنند که تا پیش از این غیرممکن به نظر میرسیدند. شاید در آیندهای نه چندان دور، هر خانهای یک کامپیوتر کوانتومی داشته باشد، درست مثل زمانی که کامپیوترهای شخصی برای اولین بار وارد بازار شدند.
