جهش ۱۰۰۰ بیتی محاسبات کوانتومی تا سال ۲۰۲۳

منتشر شده در redsharknews به تاریخ ۸ جولای ۲۰۲۱
لینک منبع: Quantum computing's 1000 qubit leap by 2023

برای دهه‌ها، محاسبات کوانتومی به عنوان یک تکنولوژی آینده‌نگر در نظر گرفته می‌شد: اگر از حالت فانتزی به عملی تغییر یابد، همه چیز را تغییر می‌داد. حالا به نظر می‌رسد که چرخ‌دنده‌ها به سرعت در حال تغییر هستند.

مدیر عامل و یکی از بنیانگذاران پلتفرم نرم‌افزار کوانتومی Classiq، بر این باور است که محاسبات کوانتومی برای تبدیل شدن به «مسابقه فضایی» جهانی بعدی تنظیم شده‌است.

در همین حال، IBM می‌گوید که ما می‌خواهیم وارد دهه کوانتوم شویم. بیگ بلو معتقد است که محاسبات کوانتومی به هدایت «مهم‌ترین انقلاب محاسباتی در ۶۰ سال آینده» کمک خواهد کرد.

بلوک‌های سازنده محاسبات کوانتومی در حال حاضر در حال ظهور هستند. هفته گذشته خبری از یک سیستم‌عامل رسید که به یک نرم‌افزار کوانتومی اجازه می‌دهد تا بر روی انواع مختلف سخت‌افزار محاسبات کوانتومی اجرا شود.

این هفته محاسبات Rigetti کالیفرنیا طرح‌هایی را برای ساخت یک کامپیوتر کوانتومی با ۸۰ کیوبیت تا پایان سال اعلام کرد. اهمیت این موضوع این است که از یک معماری مدولار استفاده می‌کند که برخی از چالش‌های مقیاس‌بندی کلیدی مرتبط با تحمل خطا در کامپیوترهای کوانتومی را حل می‌کند.

برای دیدگاه: در سال ۲۰۱۹، گوگل محاسباتی را بر روی ماشین کوانتومی خود با استفاده از ۵۳ کیوبیت نشان داد که قادر به محاسبه خروجی‌ها از یک مولد اعداد تصادفی در ۳ دقیقه و ۲۰ ثانیه بود. حتی قدرتمندترین ابر کامپیوتر هم هزاران سال طول می‌کشد تا همین محاسبات را انجام دهد.

به گفته IBM ، پیچیدگی یک کامپیوتر کوانتومی ۱۰۰ کیوبیت به بیت‌های کلاسیک بیشتری نسبت به اتم‌های موجود در سیاره زمین نیاز دارد.

طبق پیش‌بینی IBM، سخت‌افزار محاسبات کوانتومی تا سال ۲۰۲۳ به مرتبه ۱۰۰۰ کیوبیت خواهد رسید و این امر منجر به کاربرد عملی «مشخص‌شده با اجرای سیستم‌های مدارهای تصحیح خطا و استفاده گسترده» تا سال ۲۰۳۰ خواهد شد.

تمرکز خود IBM بر ادغام محاسبات کوانتومی با هوش مصنوعی و محاسبات کلاسیک در جریان‌های کاری ابری چندگانه ترکیبی است. تقاطع بیت‌ها، کیوبیت‌ها و نورون‌های هوش مصنوعی -و نه محاسبات کوانتومی- آینده محاسبات را هدایت می‌کنند.

تطبیق کلاسیک در مقابل کوانتوم

برای مقابله با کسانی که کوانتوم را «بیش از حد کنایه آمیز می‌دانند، یک تعقیب بسیار دور برای دانشگاهیان و نظریه پردازان» IBM به تازگی جزئیات نمایش محاسبات کوانتومی در مقابل کلاسیک را به اشتراک گذاشته‌است.

تیم تحقیقاتی آن توضیح داد: ما در حال بررسی یک سوال بسیار ساده هستیم، وقتی کامپیوتر به فضای خراش کلاسیک در مقابل فضای خراش کوانتومی دسترسی دارد، قدرت محاسباتی چگونه تغییر می‌کند؟

ما نمی‌توانستیم در مورد برنده نشدن کوانتوم چیزی بشنویم.

نرخ موفقیت ۱۰۰٪ در مقابل ۸۷.۵٪ محاسبه نرمال بود.

محققان می‌گویند: «ما نشان می‌دهیم که کیوبیت‌ها، حتی کیوبیت‌های پر سر و صدای امروز، ارزش بیشتری نسبت به بیت‌ها به عنوان واسطه ذخیره‌سازی در طول محاسبات ارائه می‌دهند.»

تاکید IBM بر این است که بیت‌های کامپیوتری کلاسیک (که می‌توانند اطلاعات را به صورت ۰ یا ۱ ذخیره کنند) هنوز هم مورد نیاز هستند حتی دانشمندان حالت‌های احتمالی کیوبیت‌ها را کشف می‌کنند.

به گفتهIBM ، «محاسبات کوانتومی جایگزین محاسبات کلاسیک نخواهد شد، بلکه آن را گسترش خواهد داد و تکمیل خواهد کرد». حتی برای مشکلاتی که کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند بهتر حل کنند، ما هنوز به کامپیوترهای کلاسیک نیاز داریم. از آنجا که ورودی و خروجی داده‌ها همچنان کلاسیک خواهند بود، کامپیوترهای کوانتومی و برنامه‌های کوانتومی به ترکیبی از پردازش کلاسیک و کوانتومی نیاز خواهند داشت.

روش‌های مختلف برای پوست کردن یک گربه (شرودینگریز)

راه‌های مختلفی برای ساخت یک کامپیوتر کوانتومی وجود دارد و این به نوع تکنولوژی کیوبیت مورد استفاده بستگی دارد. شرکت‌های سخت‌افزاری کوانتومی در حال حاضر در حال تلاش برای افزایش مقیاس کامپیوترهای کوانتومی خود هستند و شامل کیوبیت‌های تصحیح شده با خطای کافی برای رسیدن به مزیت کوانتومی هستند.

برای مثال، IQM، استارت‌آپ فنلاندی، از کیوبیت ابررسانا در سخت‌افزار کوانتومی خود، مشابه گوگل و ریگتی استفاده می‌کند. استارت‌آپ کانادایی، Xanadu، یک رویکرد متفاوت را با استفاده از فوتون‌ها به جای الکترون‌ها برای حمل اطلاعات اتخاذ می‌کند. کوانتوم Psi و محاسبات Orca نیز در حال توسعه سخت‌افزار فوتونیکی هستند. تا سال ۲۰۲۵، کوانتوم Psi انتظار یک کامپیوتر کوانتومی تجاری را دارد. مسیر دیگری برای سخت افزار کوانتومی بنام Ion trap توسطIonQ ، Universal Quantum و Oxford Ionics دنبال می‌شود.

توسعه‌دهنده نرم‌افزار Riverlane می‌گوید: «ما هنوز نمی‌دانیم که چه نوع سخت‌افزاری برنده مسابقه خواهد شد و قادر به اجرای برنامه‌های کاربردی مرتبط تجاری خواهد بود.» به همین دلیل است که سیستم‌عامل کوانتومی آن از طریق پلتفرم متقاطع طراحی شده‌است.

هزار کیوبیت فقط شروع کار است. پیش‌بینی‌ها سیستم‌هایی دارند که با یک میلیون کیوبیت در آینده نه چندان دور محاسبه می‌شوند.

بدون شک مسابقه‌ای برای آنچه "Quantum Advantage" نامیده می‌شود، وجود دارد.

این زمانی است که می‌توان یک کار محاسباتی را با استفاده از رایانه‌های کوانتومی کارآمدتر، با هزینه موثر بیشتر یا با کیفیت بهتر انجام داد- و به این ترتیب درآمد کسب کرد. IBM تصدیق می‌کند که رسیدن به مزیت کوانتوم یک شبه اتفاق نمی‌افتد، اگرچه استدلال بعدی آن مانند یک گام فروش برای کامپیوترهای شخصی بیشتر به نظر می‌رسد.

سازمان‌هایی که قابلیت‌های محاسباتی کلاسیک خود را افزایش می‌دهند و به شدت پتانسیل تبدیل صنعت را کشف می‌کنند، بهترین موقعیت را برای گرفتن مزیت کوانتوم خواهند داشت.

انواع کاربردها برای حالت محاسبات کوانتومی آینده عبارتند از کشف داروهای جدید، مدیریت ریسک مالی و زنجیره تامین مهندسی مجدد. کسانی که از محاسبات کوانتومی پشتیبانی می‌کنند امیدوارند که با ظهور این تکنولوژی، راه‌حل‌های پیچیده‌تر مشکلات اجتماعی، اقتصاد کلان و زیست‌محیطی در مقیاس جهانی را سرعت بخشد.

این را قبلا کجا شنیده‌ایم؟ بله، تنها چند سال پیش، زمانی که اپراتورهای تلفن همراه و مشوقان در GSMA از دولت‌ها خواستند تا فرکانس‌ها را باز کنند و در شبکه‌های ۵G سرمایه‌گذاری کنند.

ما هنوز منتظریم که آن ادعاهای بزرگ تحقق یابد.

این متن با استفاده از ربات ترجمه مقاله علوم کامپیوتر و کوانتوم ترجمه شده و به صورت محدود مورد بازبینی انسانی قرار گرفته است.در نتیجه می‌تواند دارای برخی اشکالات ترجمه باشد.

مقالات لینک‌شده در این متن می‌توانند به صورت رایگان با استفاده از مقاله‌خوان ترجمیار به فارسی مطالعه شوند.