لینک‌های قابلیت دسترسی

خبر فوری
جمعه ۲۲ آذر ۱۳۹۸ تهران ۲۰:۲۷

فیزیک کوانتوم با جهان رایانه چه می‌کند؟


رایانه‌های کوانتومی به بیت‌ها این قابلیت را می‌دهند همزمان هم صفر باشند هم یک، در حالی که در روش سنتی هر بیت یا صفر است یا یک.

مهندسان در حال توسعه شبکه کوانتومی برای انتقال داده‌ها و اطلاعات هستند. این ساختار جدید می‌تواند شبکه جهانی اینترنت را دچار تغییرات اساسی کند. از سوی دیگر، برخی شرکت‌ها به این نتیجه رسیده‌اند برای توسعه پردازنده‌های قوی باید به سمت پردازنده‌های کوانتومی بروند.

کوانتوم و جهان اینترنت

متخصصان رایانه با کمک مهندسان و محققان فیزیک کوانتومی می‌خواهند با توسعه شبکه کوانتومی اطلاعات علاوه بر افزایش سرعت تبادل داده‌ها، اینترنت را امن‌تر کنند؛ اما چگونه؟

خصوصیت ويژه شبکه‌ کوانتومی را می‌توان در ارسال اطلاعات کوانتومی به‌جای اطلاعات کلاسیک دانست. اطلاعات کلاسیک به‌صورت بیت و با صفر و یک منتقل می‌شوند اما در سیستم کوانتومی اطلاعات با بیت‌های کوانتومی یا کیوبیت ارسال می‌شوند. روش کوانتومی، کدگذاری‌ها را بسیار پیچیده‌تر و امنیت را به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهد.

در سوئیس محققان با استفاده از بیت‌های کوانتومی توانسته‌اند کدهای رمزگذاری شده را در مسیری ۴۰۰ کیلومتری با فیبر نوری ارسال کنند.

البته این طرح پیچیدگی‌های فنی بسیاری دارد که سال‌ها نیاز است تا متخصصان بتوانند آن را تجاری کنند.

کوانتوم و پردازش اطلاعات

برای گسترش هوش مصنوعی علاوه بر تبادل امن و پرسرعت اطلاعات نیاز به پردازنده‌هایی است که بسیار سریع کار کنند. برای آنکه ربات‌ها بیشتر شبیه ما شوند و بتوانند در زمینه هوش مصنوعی و یادگیری درست عمل کنند پردازنده‌ها باید خیلی قوی‌تر از امروز شوند.

شرکت آی‌بی‌ام یکی از پیشگامان در زمینه پردازش اطلاعات به‌وسیله پردازنده‌های کوانتومی است. رایانه‌های کوانتومی به بیت‌ها این قابلیت را می‌دهند همزمان هم صفر باشند هم یک، در حالی که در روش سنتی هر بیت یا صفر است یا یک و با استفاده از سیستم دو دویی زبان رایانه‌ها شکل می‌گیرد.

روش چند حالته در کیو بیت‌ها سبب ایجاد چند حالتی در انتقال اطلاعات و هم‌پوشانی می‌شود و این کار به رایانه‌های کوانتومی این توان را می‌دهد تا تعداد بیشتری عملیات را در زمان یکسان انجام دهند.

پردازنده‌های کنونی از قانون مور استفاده می‌کنند. در قانون مور عداد ‌ترانزیستورها در مدار مجتمع، هرساله دو برابر خواهد شد. این قانون از سال ۱۹۶۰ که برای اولین بار توسط گوردون مور، بنیان‌گذار اینتل مطرح‌شده است، تاکنون برقرار بوده؛ اما مشکلات فنی گسترده، این قانون را در سال‌های آینده با دشواری روبه‌رو خواهد کرد.

درصورتی‌که راه‌حل تازه‌ای برای پیشرفت ‌ترانزیستورها ارائه نشود، در آینده نزدیک توان پردازش رایانه‌ها ثابت می‌ماند و افزایش چشمگیری نخواهد یافت.

ترانزیستورها هم‌اکنون بی‌اندازه کوچک شده‌اند و ادامه کوچک‌سازی آنها در آینده نزدیک ممکن نیست. هم اکنون مهندسان به‌دنبال توسعه پردازنده‌های نوری هستند. مهندسان سعی می‌کنند رایانه‌هایی را بر اساس نور طراحی کنند. فوتون‌ها نسبت به الکترون‌ها دارای سرعت بالاتری هستند و محدودیت‌های کمتری دارند.

با استفاده از پردازنده‌های جدید که معماری کاملا متفاوتی دارند؛ می‌توان در آینده رایانه‌هایی ساخت که میلیون‌ها بار از رایانه‌های امروزی سریع‌تر باشند.

براساس مقاله‌ای که در نشریه نیچر به چاپ رسیده است، دانشمندان موفق شده‌اند پالس‌های لیزری فروسرخ (مادون قرمز) را روی ساختاری لانه زنبوری از جنس تنگستن بتابانند. با این راه می‌توان پردازشگرهایی ساخت که میلیون‌ها بار بیشتر از پردازشگرهای امروزی سرعت دارند.

برخی شرکت‌ها هم برای توسعه پردازنده‌های جدید در ربات‌ها به سراغ الگوی مغز انسان رفته‌اند. در انسان، در زمان تحلیل‌های احساسی، نورون‌های مغز اطلاعات را در قالب نوسان‌های شدید انتقال می‌دهند. در این تراشه هم سعی شده چنین الگویی شبیه‌سازی شود.

با چنین روشی اینتل فکر می‌کند بتواند ‌تراشه‌های جدید را توسعه دهد تا برای ربات‌های آینده و خودروهای بدون راننده مناسب باشند. در صورت توسعه چنین تراشه‌ای، رایانه‌ها می‌توانند بدون اتصال به اینترنت و فضای ابری به صورت منفرد عمل کنند و خطر اتصال به نت و احتمال هک شدن کاهش می‌یابد.

در آینده رایانه‌ها کوانتومی با روش‌های جدید خود می‌توانند بسیاری از بخش‌های زندگی بشر را از بهداشت تا صنعت متحول کنند.

یکی از خصوصیت مهم رایانه‌های کوانتومی ارسال پیام‌های کد گذاری‌شده از جایی به جای دیگر با الگوهای بسیار پیچیده‌تر از امروزاست. این امر کار نفوذ برای هکرها را بسیار سخت خواهد کرد.

کوانتوم و تندرستی

استفاده از فناوری‌های کوانتومی در بهداشت نیز می‌تواند بسیار تاثیرگذار باشد.

امروز یکی از بزرگ‌ترین مشکلات، شبیه‌سازی ساختارهای متفاوت مولکولی است. این کار حتی با ابـَررایانه‌ها به دلیل تعداد بالای محاسبات و احتمالات، کند و سخت انجام می‌شود. اما با استفاده ازیک رایانه کوانتومی این کار به راحتی انجام می‌شود.

به همین دلیل با استفاده از چنین رایانه‌هایی دانش بهداشت بسیار سریع‌تر از امروز رشد می‌کند و این عامل باعث تولید داروهای جدیدی می‌شود که شاید بسیاری از بیماری بدون درمان امروزی را درمان کنند.

و در نهایت اینکه رایانه‌های کوانتومی می‌توانند شبیه‌ترین پردازنده‌ها را به مغز انسان شکل دهند.

دیدن نظرات (۲۳)

زمان این نظرخواهی به پایان رسیده است
XS
SM
MD
LG