تراشه کوانتومی گوگل جایگزین رایانه‌های امروزی می‌شود؟
- کریس والاس
- گزارشگر فناوری
گوگل از تراشه جدیدی رونمایی کرده و ادعا می‌کند با این تراشه، می‌توان ظرف پنج دقیقه مساله‌ای را حل کند که حل آن با سریع‌ترین رایانه‌های فعلی جهان ۱۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰ سال طول می‌کشد.
این تراشه تازه‌ترین دستاورد در حوزه‌ای است که با عنوان رشته محاسبات کوانتومی شناخته می‌شود.
در این حوزه، تلاش می‌شود از اصول فیزیک ذرات برای ساخت انواع جدیدی از رایانه‌های فوق‌العاده نیرومند استفاده شود.
گوگل می‌گوید تراشه کوانتومی جدیدش که آن را ویلو (درخت بید) نام داده حاوی «دستاوردهای مهمی» است و «راه را برای ساخت یک کامپیوتر کوانتومی عملیاتی در مقیاس بزرگ هموار می‌کند.»
با این حال کارشناسان می‌گویند که در حال حاضر ویلو یک دستگاه عمدتا آزمایشی است و برای ساخت یک کامپیوتر کوانتومی برخوردار از توان کافی برای حل طیف گسترده‌ای از مسائل جهان، به سال‌ها زمان و میلیاردها دلار هزینه نیاز است.
معضل کوانتومی
کامپیوترهای کوانتومی به روشی اساسا متفاوت با کامپیوترهای موجود در تلفن همراه یا لپ‌تاپ‌ها . رایانه‌های رایج کار می‌کنند.
آنها از مکانیک کوانتومی – مربوط به رفتار عجیب ذرات بسیار ریز – برای حل مسائل به شکلی بسیار سریعتر از رایانه‌های سنتی استفاده می‌کنند.
امید این است که در نهایت کامپیوترهای کوانتومی بتوانند از این توانایی برای سرعت بخشیدن به فرآیندهای پیچیده، مانند تولید داروهای جدید، استفاده کنند.
همزمان این نگرانی هم وجود دارد که ممکن است این فناوری برای مقاصد منفی - مثلا کشف برخی از انواع رمزگذاری‌ها برای محافظت از داده‌های حساس – مورد سوء استفاده قرار گیرد.
در ماه فوریه، اپل اعلام کرد که شیوه رمزگذاری چت‌های آی‌مسج، «در برابر کوانتوم ایمن می‌شود» تا رایانه‌های قدرتمند کوانتومی آینده نتوانند به آنها نفوذ کنند.
هارتموت نِوِن سرپرستی آزمایشگاه هوش مصنوعی کوانتومی گوگل را برعهده دارد که ویلو در آن ساخته شده است و خود را «فرد خوشبین اصلی» در این طرح توصیف می‌کند.
او به بی‌بی‌سی گفت که ویلو در برخی کاربردهای عملی استفاده خواهد شد، اما فعلا از دادن جزئیات بیشتر خودداری کرد.
او در عین حال افزود که تراشه‌ای مناسب برای کاربردهای تجاری تا قبل از پایان این دهه در دسترس کاربران قرار نخواهد گرفت.
این کاربردها در ابتدا شبیه‌سازی سامانه‌هایی خواهند بود که اثرات کوانتومی در آن اهمیت دارد.
«به عنوان مثال، طراحی راکتورهای همجوشی هسته‌ای برای درک عملکرد داروها و توسعه دارویی به این حوزه مربوط است؛ همچنین به توسعه باتری‌های بهتر برای خودروها و فهرست بلند دیگری از این قبیل پروژه‌ها.»
«سیب و پرتقال»
آقای نِوِن به بی‌بی‌سی گفت که عملکرد ویلو در سطحی است که آن را «بهترین پردازشگر کوانتومی ساخته شده تا به امروز» می‌سازد.
اما پروفسور آلن وودوارد، کارشناس علوم کامپیوتر در دانشگاه ساری، بریتانیا، می‌گوید رایانه‌های کوانتومی در طیف وسیعی از عملیات بهتر از رایانه‌های «کلاسیک» فعلی عمل خواهند کرد، اما جایگزین آنها نخواهند شد.
او در مورد مبالغه گویی پیرامون موفقیت ویلو با انجام تنها یک آزمایش هشدار داد.
او به بی‌بی‌سی گفت: «باید مراقب بود سیب و پرتقال را با هم مقایسه نکنیم.
گوگل در آزمون این تراشه حل یک مسئله را به عنوان معیار عملکرد انتخاب کرد که برای رایانه‌های کوانتومی طراحی شده بود اما این آزمایش افزایش سرعت قابل توجه این تراشه در مقایسه با رایانه‌های کلاسیک در همه زمینه‌ها را نشان نمی‌دهد.
با این وجود، او گفت که ویلو نشان‌دهنده پیشرفتی قابل توجه به ویژه در زمینه تصحیح خطا محسوب می‌شود.
به عبارت بسیار ساده، هر چه یک کامپیوتر کوانتومی مفیدتر باشد، کیوبیت‌های بیشتری دارد. کیوبیت واحد محاسباتی اطلاعات در حسابگرهای کوانتومی است.
با این حال، یک مشکل عمده در مورد این فناوری این است که مستعد بروز خطا است زیرا تاکنون هر چه یک سیستم تراشه‌ای کیوبیت بیشتری داشته، احتمال خطای آن افزایش یافته است.
اما پژوهشگران گوگل می‌گویند که آنها این ارتباط را معکوس کرده و موفق شده‌اند این تراشه جدید را طوری طراحی و برنامه‌ریزی کنند که با افزایش تعداد کیوبیت‌ها، میزان خطا در کل سیستم کاهش می‌یابد.
آقای نوِن معتقد است، این یک «دستاورد بزرگ» بوده که بر یک چالش کلیدی «تقریبا ۳۰ ساله» در این حوزه فایق آمده است.
او به بی‌بی‌سی گفت که این را می‌توان با پیشرفت هواپیما مقایسه کرد که «هواپیما تنها با یک موتور کار می‌کند، اما دو موتور ایمن‌تر و چهار موتور ایمن‌تر از دو موتور است.»
پروفسور وودوارد گفته است که خطا مانع مهمی در ایجاد کامپیوترهای کوانتومی قدرتمندتر است و این دستاورد مشوق همه کسانی است که برای ساخت یک کامپیوتر کوانتومی کاربردی تلاش می‌کنند.
اما خود گوگل گفته است که برای ساخت رایانه‌های کوانتومی کاملا کاربردی و مفید، میزان خطا باید بسیار کمتر از آن باشد که ویلو نشان داده است.
ویلو در کارخانه تولیدی جدید گوگل در کالیفرنیا ساخته شد.
کشورهای سراسر جهان در تحقیق و توسعه رایانه‌های کوانتومی سرمایه‌گذاری کرده‌اند.
بریتانیا اخیرا مرکز ملی محاسبات کوانتومی (NQCC) را راه‌اندازی کرده است.
مایکل کاتبرت، مدیر این مرکز، به بی‌بی‌سی گفت که در اظهارنظرهایی که به «چرخه تبلیغات» دامن می‌زند، محتاط است و فکر می‌کند که ویلو را «باید بیشتر یک نقطه عطف دانست تا یک پیشرفت عمده.»
با این وجود، او تایید کرد که این تراشه «به وضوح یک کار بسیار چشمگیر» بوده است.
او گفت که در نهایت رایانه‌های کوانتومی به انجام گستره وسیعی از کارها از جمله «مسایل لجستیکی مانند توزیع بار در هواپیما یا روتینگ سیگنال‌های مخابراتی یا انرژی ذخیره شده در شبکه ملی» کمک خواهند کرد.
و در حال حاضر موسسه‌های فعال در زمینه‌های کوانتومی در بریتانیا وجود دارند که ۸۰۰ میلیون پوند بودجه جذب و ۱۳۰۰ نفر را استخدام کرده‌اند.
به تازگی پژوهشگران دانشگاه آکسفورد بریتانیا و دانشگاه اوزاکا در ژاپن مقاله‌ای منتشر کردند که نرخ خطای بسیار پایین در کیوبیت یون به دام افتاده را نشان می‌دهد.
شیوه کار آنها به منظور ساخت یک کامپیوتر کوانتومی که قادر به کار در دمای معمولی است، با روش کار تراشه گوگل متفاوت است زیرا تراشه گوگل باید در دمای بسیار پایین کار کند تا کارایی داشته باشد.
