تبلیغات

فیزیک کوانتوم چیست؟

ساخت متریال با دانش کوانتوم فیزیک و کمستری آخرین مورد از ده موردی است که در لیست تکنولوژی های جدید سال 2019 وجود دارد. دانشمندان دانشگاه هاروارد با بهره گیری از یک کامپیوتر کوانتوم هفت کیبیت که کمپانی IBM آن را طراحی کرده است، توانستند یک مولکول ساده را شبیه سازی کنند. این مولکول برلیوم هیدرید نام دارد که  توانسته جایگاه بزرگترین محاسبات کوانتوم شبیه سازی در دنیا را از ان خود کند.

بر اساس گفته های دانشمندان با استفاده از این تکنولوژی های جدید که یکی از آن ها  کامپیوترهای کوانتومی است به طراحی و ایجاد انواع مختلف مواد بپردازند و دقیقا همان خواص را که دارند خلق کنند. که این خاصیت می تواند سبب تولید بسیاری از مواد شود که کمتر از معجزه نیستند از جمله این موارد می توان به سلول های خورشیدی کارآمدتر، کاتالیزورهای بهتر برای تولید سوخت های پاک و همچنین پروتئین هایی که می توانند از داروها تاثیرگذار تر باشند اشاره کرد.

دلیل اهمیت محاسبات کوانتومی

در تئوری که با استفاده از محاسبات فیزیک کوانتوم انجام می شود می توان به تجزیه ی اعداد صحیح پرداخت. محاسبات کوانتومی برای سیستم های رمزنگاری شده که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند پیامدهای جدی دارد. الگوریتم شور (algorithm Shors) الگوریتمی است که در جهت توجیه فنی تجزیه ی اعداد اول از آن استفاده می شود، حال آنکه 21 بزرگترین عددی بوده است که تاکنون محققان توانسته اند با کامپیوترهای کوانتومی و الگوریتم شور تجزیه کنند.

فیزیک کوانتوم چیست

بر اساس آماری که در ژانویه 2014 از آژانس امنیت ملی به دست آمد این آژانس 79.7 میلیون دلار برای توسعه ی تکنولوژی های جدید هزینه کرد. برنامه ی فوق را رسیدن به اهداف سخت نام گذاری کردند، یکی از این اهداف ساخت کامپیوتر کوانتومی است که از قابلیت رمزنگاری برخوردار باشد.

در حال حاضر امری که برای محققان شرکت های مختلف در اولویت است سرمایه گذاری بر روی تکنولوژی های جدید مثل تحقیقات در زمینه محاسبات فیزیک کوانتوم می باشد.اینتل یکی از این شرکت های سرمایه گذار است که به دانشگاه صنعتی دلفت و سازمان تحقیقات کاربردی هلند مبلغی حدود 50 میلیون دلار پرداخت کرده است، علاوه بر آن از لحاظ پشتیبانی مهندسی مقدمات لازم را فراهم کرده است. به غیر از شرکت مذکور کمپانی هایی نظیر آی بی ام، گوگل و مایکروسافت هم در این زمینه تلاش هایی دارند. یکی از مهم ترین گام های تصحیح خطا از در محاسبات فیزیک کوانتوم از جانب شرکت آی بی آم در آوریل 2015 ارائه شده که در حقیقت برای تشخیص همزمان خطاهای بیتی و فازی مورد استفاده قرار گرفت.

زمان بهره برداری از کامپیوترهای کوانتومی

به این سوال می توان دو پاسخ متفاوت داد، یکی حال و دیگری آینده های دور است. دی ویو سیستمز D_Wave Systems که یک شرکت کانادایی تبار است توانسته هم اکنون به عرضه ی نوعی از کامپیوتر های کوانتوم که دی ویو 2 ایکس نام دارد بپردازد. اما این نوع از کامپیوتر های کوانتومی مختص به بهینه سازی دودویی نامحدود درجه دوم ساخته شده اند که در حقیقت از آن ها به منظور تجزیه ی اعداد صحیح نامناسب استفاده می شود.

فیزیک کوانتوم چیست

 ممکن است برخی ها با خود فکر کنند که چون کامپیوترهای کوانتوم در دسته ی تکنولوژی های جدید قرار دارد، در نهایت از سرعت بیشتری نیز برخوردار است، اما واقعیت امر چنین نیست، یعنی کامپیوترهای کوانتومی سرعتی بیشتر از کامپیوتر های معمولی ندارند. در حال حاضر قیمتی که روی کامپیوتر دی ویو 2 گذاشته شده است چیزی در حدود 15 میلیون دلار می باشد، دو کمپانی آی بی ام و دی سیستم رقیبان سرسخت یکدیگر هستند. پیشنهاد می شود اگر کارهای سبک تری قرار است با این کامپیوتر ها انجام شود از مدل پاور 8 استفاده کنید که به مراتب قیمت پایین تری دارد.

تعریفی کلی از کامپیوترهای کوانتومی

با توسعه تکنولوژی های جدید کامپیوترهای کوانتوم روی کار آمدند، سیستم آن ها به نحوی است که برای انجام محاسباتش از قوانین و پدیده های مکانیک کوانتوم مانند برهم نهی و درهم تنیدگی بهره می برد. این دسته از کامپیوترها با سیستم های معمولی ترانزیستوری تفاوت های چشم گیری دارند. اما هدف از خلق کامپیوترهای کوانتوم چه بوده است؟

در اصل این سیستم ها با این ایده طراحی شده اند که با استفاده از قوانین فیزیک کوانتوم بتوان روی ذخیره سازی و انجام عملیات روی داده ها مانور داد. ماشین تورینگ کوانتومی یک مدل تئوریک و انتزاعی از این نوع است که به کامپیوتر کوانتومی جهانی نیز شناخته می شود.

درست است که محاسبات کوانتومی هنوز در ابتدای راه است، اما تا به حال بر روی مقدار کمی از بیت کوین ها محاسبات کوانتومی به اجرا درآمده است. تحقیقات در این زمینه هم از لحاظ نظری و هم از لحاظ عملی ادامه دارد. موسسات دولتی و نظامی این طرح را مورد حمایت قرار دادند زیرا از این کامپیوترهای کوانتومی می توان هم برای اهداف غیر نظامی و هم برای اهداف امنیتی مانند تجزیه و تحلیل رمز استفاده کرد. چنانچه کامپیوترهای کوانتومی همین روند پیشرفت را داشته باشند به طوری که در مقیاس بزرگ تولید شوند می توان برای برخی از مسائل خاص با سرعت دوچندانی پیش رفت(مثلا الگوریتم شور algorithm Shors).

فیزیک کوانتوم چیست

نظر به این موضوع که هر محاسباتی را که کامپیوترهای معمولی قادر به حل آن نیستند کامپیوترهای کوانتومی نیز نمی توانند آن را مورد محاسبه قرار دهند. لازم به ذکر است که این سیستم ها نظریه چرچ تورینگ را رد نکرده اند و تنها مسائل را با سرعت بیشتری حل می کنند.

مدل سازی مولکول کافئین با کامپیوترهای کوانتومی

دانشمندان پیش از اینکه تکنولوژی های جدید سبب خلق کامپیوترهای کوانتومی شود نیز موفق شده اند با همین کامپیوترهای معمولی به شبیه سازی این مولکول ها بپردازند، اما عمده تفاوت میان این دو دسته کامپیوتر در سرعت آن هاست به طوری که کامپیوترهای کوانتومی سرعتی غیرقابل مقایسه در برابر مدل قدیمی دارند. طبق گفته های رابرت سوتور که معاون بخش شناختی بلاک چین و همچنین راهکارهای کوانتومی شرکت آی بی ام است، برای نشان دادن رفتار مولکول های کافئین به طور کامل از جمله آن ها قوانین مکانیکی کوانتومی ذرات است که فقط 160 کوبیت برای آن مورد نیاز است این در حالی است که همین کار اگر با امپیوتر های معمولی انجام شود به ده به توان 48 کوبیت نیاز خواهد بود.

تبلیغات

پاسخ دهید

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد. فیلدهای اجباری مشخص شده اند *
شما می توانید از این استفاده کنید HTML برچسب ها و ویژگی ها: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>