
تحول تکنولوژی با کامپیوتر فوق پیشرفته
در شرایطی که دولتها و امپراتوریهای فناوری بر سر نسل پنجم اینترنت در حال مجادله هستند، گوگل به برتری کوانتومی دست یافت. کامپیوتر کوانتومی گوگل با دستیابی به برتری کوانتومی، این غول فناوری را قدرتمندتر از پیش میکند. گوگل که هماکنون نیز به عنوان یکی از بزرگترین و ترسناکترین امپراتوریهای فناوری در دنیا شناخته میشود با تولید کامپیوترهای فناوری موفق شد از تمامی رقبایش در توسعه تکنولوژی پیشی بگیرد به طوری که عدهای معتقدند کاهش قیمت رمزارزها نیز به دلیل همین برتری کوانتومی گوگل رخ داده است و برخی نیز بر این باور هستند که انقلاب دیگری در صنعت تکنولوژی در راه است. البته برخی منتقدان برتری کوانتومی گوگل را از اساس بیپایه دانستهاند. به هر روی تا زمانی که کامپیوترهای گوگل عرضه نشوند نمیتوان نظر قطعی در مورد آن صادر کرد.
سالهاست رقابت بر سر توسعه سوپرکامپیوترها ادامه دارد اما کامپیوتر کوانتومی ۵۳ بیتی گوگل که Sycamore نام دارد بسیار قدرتمندتر از سوپرکامپیوترهاست. این دستگاه فوق مدرن در ۳ دقیقه و ۲۰ ثانیه محاسباتی را انجام داده که برای قوی ترین ابر کامپیوتر دنیا یعنی Summit 10 هزار سال به طول میانجامد.
این پدیده که از آن با عنوان برتری کوانتومی یاد میشود به معنی انجام وظایفی توسط کامپیوترهای کوانتومی است که دستگاههای عادی از پردازش آنها عاجزند. پس از شکست این شرکت، اکنون گوگل با کامپیوتر Sycamore از مرزهای برتری کوانتومی عبور کرد.
تفاوتهای کامپیوترهای کوانتومی
در کامپیوترهای معمولی برای ذخیره داده و انجام محاسبات از بیتهای صفر و یک استفاده میشود اما در کامپیوترهای کوانتومی به این منظور کیوبیت یا کوانتوم بیت به کار برده میشود. کیوبیت در واقع یک سیستم کوانتومی-مکانیکی دو حالته است که با برخورداری از خاصیت ابرموقعیت میتواند همزمان دارای مقادیر صفر و یک باشد.حالت «ابرموقعیت» از طریق فوق سرد کردن سیلیکون برای ابررسانا ساختن آن میسر میشود. کامپیوتر کوانتومی با بردن کیوبیتها به حالت ابرموقعیت راهحلهای مختلف را بررسی کرده و به جواب میرسد. این حالت به محض مشاهده نتیجه از بین میرود اما آنقدر جذاب و پیچیده است که اینشتین هم آن را رازآلود خوانده است.
کامپیوترهای کوانتومی نیز براساس گیتهای سختافزاری مشابه کامپیوترهای معمولی یعنی همان گیتهای AND و NOT ساخته میشوند. با این وجود خروجی آنها ذاتا احتمالی است در نتیجه باید صحت آن بررسی شده و خطاهای بالقوه رفع شوند.
کیوبیتها در معماری فعلی بسیار شکننده بوده و در معرض خطاهای محاسباتی قرار دارند. اصلاح این خطاها در سیستمهای کلاسیک با تست افزونگی انجام میشود اما انجام آن در رایانههای کوانتومی بسیار هزینهبر و دشوار است. دلیل اصلی موفقیت گوگل هم غلبه بر این چالشها بوده است.ابر موقعیت و احتمال ویژگیهای کلیدی هستند که کامپیوترهای کوانتومی را به سیستمهایی ایدهال برای انجام محاسبات خاص تبدیل میکنند. افزایش تعداد کیوبیتها امکان محاسبه آنی میلیونها احتمال را فراهم میسازد که در حوزههایی از قبیل محاسبه اعداد بزرگ، تبدیل فوریه، الگوریتم گراور و معادلات خطی کاربرد دارد اما استفاده از آنها برای محاسبات عادی رایانههای معمولی چندان ایدهآل نیست.در واقع رایانههای معمولی و کوانتومی شبیه داشتن یک فراری و یک تراکتور در گاراژ خانه است. هرچند فراری ارزش و قیمت بالاتری دارد اما بستن گاو آهن و شخم زدن توسط آن تا چه حد عملی و منطقی است؟
کاربرد کامپیوتر کوانتومی در امنیت
کامپیوترهای کوانتومی بیشتر در زمینههایی نظیر هواشناسی، مدلسازی شیمی و فیزیک و رمزنگاری کاربرد دارند چون این موارد شامل محاسبات پیچیده و تکراری هستند. مورد آخر اما نگرانیهای بسیاری را در مورد سوءاستفاده از این سیستمها در پی داشته است.
این کامپیوترها را میتوان در هر لحظه در جایگشتهای ریاضیاتی بسیار زیادی اجرا کرد که روی کاغذ به آنها اجازه میدهد در کسری از ثانیه استانداردهای رمزنگاری فعلی را در هم بشکنند. از اینرو اینترنت در شکل فعلی آن در برابر کامپیوترهای کوانتومی به شدت آسیبپذیر است و همین عامل باعث شده سازمانهای دولتی به دنبال توسعه روشهای رمزنگاری مقاوم در برابر آنها باشد.
خوشبختانه تا فراگیر و تجاری شدن کامپیوترها کوانتومی راه درازی در پیش داریم و بعید است در حال حاضر هم گوگل تحقیقات علمی را کنار گذاشته و از سامانههای کوانتومی خود برای کشف پسورد اینستاگرام من و شما استفاده کند.از طرف دیگر به گفته برخی کارشناسان رایانههای کوانتومی برای درهم شکستن استانداردهای رمزنگاری فعلی باید دارای چند هزار کیوبیت باشند در حالی که سیستم گوگل فقط میزبان ۵۲ واحد از آنهاست. برآوردهای محققان نشان میدهد عبور از سد رمزنگاری پیچیده SHA-256 بیتکوین و امضای دیجیتال ECDSA توسط این سیستمها نیز چند سال طول میکشد. با این حال در صورتی که سامانههای کوانتومی از قانون مور عبور کرده و تعداد کیوبیتها را سالانه دو برابر کنند، تا ۵ سال دیگر حتی رمزنگاری نظامی هم در برابر آنها تاب مقاومت نخواهد داشت.
گمانهزنی در مورد برتری کوانتومی گوگل
برتری کوانتومی یکی از بزرگترین دستاوردهای دنیای فناوری بهشمار میرود اما با این همه عدهای در مورد آن دچار تردیدهایی شدهاند.
در مقاله مربوط به این پروژه که مدت کوتاهی پس از انتشار از سایت ناسا حذف شد، گوگل مدعی شده که کامپیوتر کوانتومی این شرکت همین حالا قادر به انجام کارهایی است که رایانههای معمولی از آن عاجزند؛ ادعایی که برخی آن را بحثبرانگیز میدانند.
داریو گیل، مدیر بخش تحقیقات IBM که از رقبای اصلی گوگل در زمینه رایانههای کوانتومی به شمار میرود، ادعای گوگل در مورد برتری کوانتومی را از اساس رد کرده است. او گفت: پروژه گوگل یک تجربه آزمایشی است که قطعا فقط برای یک پروسه نمونهگیری کوانتومی خاص طراحی شده و کاربرد عملی هم ندارد. به عبارت دیگر از نظر گیل تحقیقات گوگل روی نوع بسیار خاصی از محاسبات متمرکز است که اطلاعات چندانی را در مورد قابلیتهای گستردهتر کامپیوترهای کوانتومی ارائه نمیکند.از طرف دیگر چاد ریجتی، از مدیران سابق IBM موفقیت گوگل را «لحظهای بزرگ برای بشر و علم» عنوان کرد. دنیل لیدار، از اساتید دانشگاه کالیفرنیای جنوبی نیز موفقیت گوگل در کاهش تداخلهای حرارتی و الکتریکی کیوبیتها را ستایش کرده است. به گفته این کارشناس توسعه کامپیوتر کوانتومی بدون خطا به معنی عبور از تمامی محدودیتهاست.حتی اگر آزمایشهای گوگل محدود هم بوده باشد این شرکت با کاهش سطح خطای سیستم میتواند ابعاد کامپیوترهای کوانتومی را ارتقا بخشد. کیوبیتهای بیشتر با نرخ خطای پایینتر مهارت سیستمهای کوانتومی در حل مسائل پیچیده را بهبود میبخشد. با این حال هنوز در زمینه برنامهریزی این سامانهها کارهای زیادی باید انجام شود.