استخراج 3 میلیون بیت کوین در 2 ثانیه با کامپیوتر کوانتومی؟

استخراج ۳ میلیون بیت کوین در ۲ ثانیه

سیستم محاسبات کوانتومی هیبریدی جدید قرار است امسال به طور کامل عملیاتی شود

استخراج 3 میلیون بیت کوین در 2 ثانیه با کامپیوتر کوانتومی؟

استخراج 3 میلیون بیت کوین در 2 ثانیه با کامپیوتر کوانتومی؟

رهبران صنعت برای ساختن یک پلت فرم محاسباتی کوانتومی ترکیبی در Enschede همکاری کرده اند.
سیستم محاسبات کوانتومی ترکیبی، زیرساخت محاسباتی با کارایی بالا (HPC) را با فناوری محاسبات کوانتومی بومی ادغام می کند – یک نوآوری هیجان انگیز و چالش برانگیز برای صنعت.

تیم تحقیقاتی – متشکل از QMware GmbH، Saint Gallen، سوئیس، و QuiX Quantum NV، Enschede، هلند – انتظار دارند که در آگوست سال جاری برای کاربردهای تجاری به طور کامل عملیاتی شود.

محاسبات کوانتومی ترکیبی چیست؟
محاسبات کوانتومی ترکیبی یک تغییر صنعت بازی است.

یک سیستم محاسبات کوانتومی ترکیبی، سیستمی است که عناصر محاسبات کوانتومی، به ویژه استفاده از بیت‌های کوانتومی یا کیوبیت‌ها برای پردازش، و کامپیوترهای کلاسیک را که ما می‌شناسیم، ترکیب می‌کند.

کوانتومی و کلاسیک با همکاری یکدیگر می توانند عملکردهایی را انجام دهند که انجام آنها به تنهایی برای یک کامپیوتر کلاسیک، حتی ابررایانه ها، دشوار یا غیرممکن است. آنها همچنین به کاربران اجازه می دهند تا نتایج محاسبات کوانتومی را از طریق سیستم های کلاسیک خود بخوانند.

با ترکیب محاسبات کلاسیک با کارایی بالا با محاسبات کوانتومی، کسب‌وکارها می‌توانند با سخت‌ترین چالش‌های امروزی در بهینه‌سازی، شبیه‌سازی و یادگیری ماشین مقابله کنند.

این پتانسیل حل مسائل پیچیده بهینه سازی را در کسری از زمان معمول برای چالش هایی مانند برنامه ریزی مسیر در لجستیک یا سبد وثیقه و بهینه سازی ریسک در خدمات مالی دارد.

علاوه بر این، محاسبات ترکیبی همچنین می‌تواند به شبیه‌سازی سیستم‌های فیزیکی با دقت بسیار زیاد کمک کند، که می‌تواند پیامدهایی برای کشف دارو یا علم مواد داشته باشد.

در زمینه یادگیری ماشینی، می‌تواند وظایف طبقه‌بندی، خوشه‌بندی و رگرسیون را بهبود بخشد.

همکاری متخصصین راه را برای یک فناوری بی نظیر هموار می کند.
QMware یک رویکرد ترکیبی منحصر به فرد برای محاسبات ترکیبی کوانتومی از طریق چارچوب نرم افزاری خود ارائه می دهد.

این برای ادغام انواع مختلف سخت افزار با دسترسی به حافظه مشترک استفاده خواهد شد و تحت یک سیستم عامل لینوکس یکپارچه عمل خواهد کرد. این شرکت ها می گویند که این اولین نوع جدید از مرکز داده خواهد بود که هدف آن افزایش ده برابری قدرت پردازش است.

QuiX Quantum از کیوبیت های فوتونیکی استفاده می کند که در دمای اتاق کار می کنند. این فرآیند جالب، یک فناوری مقیاس‌پذیر برای کاربردهای بهینه‌سازی، مانند برنامه‌ریزی مسیر و بهینه‌سازی بار در لجستیک یا هوافضا، یا سبد وثیقه و کنترل ریسک در امور مالی ارائه می‌کند.

QMware از اتصال فیبر نوری باند پهن و با تأخیر کم استفاده خواهد کرد. این اتصال مستقیماً زیرساخت محاسباتی با کارایی بالا را با سخت افزار کوانتومی شبیه سازی شده و بومی متصل می کند.

جورج گسک، مدیر ارشد فناوری و یکی از بنیانگذاران، گفت: «ما معتقدیم که واحدهای پردازش کوانتومی فوتونیک توسط QuiX Quantum، که در رایانه‌های کوانتومی ترکیبی QMware با کارایی بالا ادغام شده‌اند، یکی از امیدوارکننده‌ترین فناوری‌ها برای ارائه مزیت محاسباتی هیبریدی پایدار تجاری هستند.» QMware.

استخراج 3 میلیون بیت کوین در 2 ثانیه با کامپیوتر کوانتومی؟

محاسبات کوانتومی چیست؟

هر آنچه باید در مورد دنیای عجیب کامپیوترهای کوانتومی بدانید
گوگل، آی‌بی‌ام، مایکروسافت، آمازون همگی در حال بررسی آن هستند، اما محاسبات کوانتومی هنوز به طور گسترده‌ای مورد سوء تفاهم قرار گرفته است. این همه چیزهایی است که باید در مورد مرحله بعدی محاسبات و همه چیزهایی که می تواند قفل آن را باز کند، بدانید.

در حالی که محققان همه چیز را در مورد دنیای کوانتومی درک نمی کنند، چیزی که آنها می دانند این است که ذرات کوانتومی دارای پتانسیل بسیار زیادی هستند، به ویژه برای نگهداری و پردازش مقادیر زیادی از اطلاعات.

محاسبات کوانتومی چیست و چگونه کار می کند؟

محاسبات کوانتومی از رفتار گیج‌کننده‌ای استفاده می‌کند که دانشمندان برای دهه‌ها در کوچک‌ترین ذرات طبیعت – اتم‌ها، فوتون‌ها یا الکترون‌ها – مشاهده می‌کنند. در این مقیاس، قوانین کلاسیک فیزیک دیگر اعمال نمی شوند، و در عوض به قوانین کوانتومی می رویم.

در حالی که محققان همه چیز را در مورد دنیای کوانتومی درک نمی کنند، چیزی که آنها می دانند این است که ذرات کوانتومی دارای پتانسیل بسیار زیادی هستند، به ویژه برای نگهداری و پردازش مقادیر زیادی از اطلاعات. کنترل موفقیت آمیز آن ذرات در یک کامپیوتر کوانتومی می تواند باعث انفجار قدرت محاسباتی شود که به طور خارق العاده ای نوآوری را در بسیاری از زمینه هایی که نیاز به محاسبات پیچیده دارند، مانند کشف دارو، مدل سازی آب و هوا، بهینه سازی مالی یا تدارکات، پیش می برد.

همانطور که باب سوتور، کارشناس ارشد کوانتومی در IBM، می‌گوید: «محاسبات کوانتومی روش ما برای تقلید از طبیعت برای حل مسائل فوق‌العاده دشوار و قابل حل کردن آنهاست.

محاسبات کوانتومی: اولین کامپیوتر کوانتومی داخلی بخش خصوصی IBM به این آزمایشگاه تحقیقاتی می رود
محاسبات کوانتومی: چگونه فیبر پهن باند پایه می تواند راه را برای پیشرفت بعدی هموار کند
آیا کامپیوترهای کوانتومی در انتخاب سهام خوب هستند؟ این پروژه تلاش کرد تا متوجه شود

کامپیوتر کوانتومی چیست؟

کامپیوترهای کوانتومی اشکال و اشکال مختلفی دارند، اما همه آنها بر اساس یک اصل ساخته شده اند: آنها میزبان یک پردازنده کوانتومی هستند که در آن می توان ذرات کوانتومی را برای مهندسین برای دستکاری جدا کرد.

ماهیت آن ذرات کوانتومی و همچنین روش به کار گرفته شده برای کنترل آنها، از یک روش محاسباتی کوانتومی به روش دیگر متفاوت است. برخی از روش‌ها نیاز به خنک شدن پردازنده تا دمای انجماد دارند، برخی دیگر باید با ذرات کوانتومی با استفاده از لیزر بازی کند – اما هدف مشترک یافتن چگونگی بهره‌برداری از ارزش فیزیک کوانتومی است.

تفاوت بین یک کامپیوتر کوانتومی و یک کامپیوتر کلاسیک چیست؟

سیستم هایی که ما از دهه 1940 در اشکال و اشکال مختلف استفاده می کنیم – لپ تاپ، تلفن های هوشمند، سرورهای ابری، ابررایانه ها – به عنوان رایانه های کلاسیک شناخته می شوند. آن‌ها بر اساس بیت‌ها هستند، واحدی از اطلاعات که هر محاسباتی را که در دستگاه اتفاق می‌افتد، نیرو می‌دهد.

در یک کامپیوتر کلاسیک، هر بیت می تواند مقدار یک یا صفر را برای نمایش و انتقال اطلاعاتی که برای انجام محاسبات استفاده می شود، بگیرد. با استفاده از بیت ها، توسعه دهندگان می توانند برنامه هایی بنویسند که مجموعه ای از دستورالعمل ها هستند که توسط کامپیوتر خوانده و اجرا می شوند.

کامپیوترهای کلاسیک ابزارهای ضروری در چند دهه گذشته بوده اند، اما انعطاف ناپذیری بیت ها محدود است. به عنوان یک قیاس، اگر وظیفه پیدا کردن یک سوزن در انبار کاه را بر عهده داشته باشد، یک کامپیوتر کلاسیک باید طوری برنامه ریزی شود که تک تک تکه های کاه یونجه را تا زمانی که به سوزن برسد، نگاه کند.

بنابراین هنوز مشکلات بزرگ زیادی وجود دارد که دستگاه های کلاسیک نمی توانند آنها را حل کنند. سوتور می‌گوید: «محاسباتی وجود دارد که می‌توان روی یک سیستم کلاسیک انجام داد، اما ممکن است میلیون‌ها سال طول بکشد یا از حافظه رایانه‌ای که در کل روی زمین وجود دارد استفاده شود. این مشکلات امروز حل نشدنی است».

استخراج رمز ارز از طریق کامپیوتر کوانتومی؟0000

چگونه کامپیوترهای کوانتومی در دستگاه های کلاسیک بهبود می یابند؟

در قلب هر کامپیوتر کوانتومی کیوبیت‌ها قرار دارند که به بیت‌های کوانتومی نیز معروف هستند و می‌توان آن‌ها را با بیت‌هایی که اطلاعات را در کامپیوترهای کلاسیک پردازش می‌کنند مقایسه کرد.

با این حال، کیوبیت‌ها خواص بسیار متفاوتی با بیت‌ها دارند، زیرا از ذرات کوانتومی موجود در طبیعت ساخته شده‌اند – همان ذراتی که سال‌ها دانشمندان را درگیر خود کرده‌اند.

یکی از خواص ذرات کوانتومی که برای محاسبات کوانتومی بسیار مفید است به عنوان برهم نهی شناخته می شود که به ذرات کوانتومی اجازه می دهد در چندین حالت همزمان وجود داشته باشند. بهترین راه برای تصور برهم نهی، مقایسه آن با پرتاب کردن یک سکه است: ذرات کوانتومی به جای سر یا دم، سکه هستند در حالی که هنوز در حال چرخش هستند.

با کنترل ذرات کوانتومی، محققان می توانند آنها را با داده ها برای ایجاد کیوبیت بارگذاری کنند – و به لطف برهم نهی، یک کیوبیت منفرد نباید یک یا صفر باشد، بلکه می تواند همزمان هر دو باشد. به عبارت دیگر، در حالی که یک بیت کلاسیک فقط می‌تواند سر یا دم باشد، یک کیوبیت می‌تواند به یکباره سر و دم باشد.

این بدان معناست که وقتی از یک کامپیوتر کوانتومی خواسته می‌شود مشکلی را حل کند، می‌تواند از کیوبیت‌ها برای اجرای چندین محاسبات در آن واحد برای یافتن پاسخ استفاده کند و بسیاری از راه‌های مختلف را به صورت موازی بررسی کند.

بنابراین، در سناریوی سوزن در انبار کاه، برخلاف ماشین‌های کلاسیک، یک کامپیوتر کوانتومی اصولاً می‌تواند در تمام کاه‌های یونجه به طور هم‌زمان بچرخد و سوزن را در عرض چند ثانیه پیدا کند نه اینکه سال‌ها – حتی قرن‌ها جستجو کند. – قبل از اینکه آنچه را که در جستجوی آن بود بیابد.

علاوه بر این: کیوبیت ها را می توان به لطف ویژگی کوانتومی دیگری به نام درهم تنیدگی به صورت فیزیکی به یکدیگر متصل کرد، به این معنی که با هر کیوبیتی که به یک سیستم اضافه می شود، قابلیت های دستگاه به طور تصاعدی افزایش می یابد – که در آن افزودن بیت های بیشتر فقط باعث بهبود خطی می شود.

هر بار که از کیوبیت دیگری در یک کامپیوتر کوانتومی استفاده می کنیم، مقدار اطلاعات و توانایی پردازش موجود برای حل مسائل را دو برابر می کنیم. بنابراین تا زمانی که به 275 کیوبیت برسیم، می‌توانیم اطلاعات بیشتری نسبت به اتم‌های موجود در جهان قابل مشاهده محاسبه کنیم. و فشرده‌سازی زمان محاسباتی که می‌تواند ایجاد کند می‌تواند پیامدهای بزرگی در بسیاری از موارد استفاده داشته باشد.

رایانه‌های کوانتومی بزرگ‌تر، سریع‌تر: این ایده جدید می‌تواند سریع‌ترین مسیر به برنامه‌های دنیای واقعی باشد
محققان IBM مزیتی را که رایانه‌های کوانتومی نسبت به رایانه‌های کلاسیک دارند، نشان می‌دهند
محاسبات کوانتومی به تازگی با چالش بزرگ دیگری روبرو شده است، چالشی که می تواند به سختی فولاد باشد

کامپیوترهای کوانتومی همه بر اساس یک اصل ساخته شده اند: آنها میزبان یک پردازنده کوانتومی هستند که در آن ذرات کوانتومی را می توان برای مهندسین برای دستکاری جدا کرد.

چرا محاسبات کوانتومی اینقدر مهم است؟

اسکات بوکهلز، مدیر عامل Deloitte Consulting، به ZDNet می گوید: “تعدادی از موارد وجود دارد که زمان پول است. اینکه بتوانید کارها را با سرعت بیشتری انجام دهید، تأثیر مادی در تجارت خواهد داشت.”

دستاوردهای زمانی که محققان در نتیجه محاسبات کوانتومی پیش بینی می کنند در حد ساعت ها یا حتی روزها نیستند. ما بیشتر در مورد توانایی بالقوه محاسبه کردن پاسخ به مشکلاتی صحبت می کنیم که قدرتمندترین ابررایانه های امروزی در طول هزاران سال قادر به حل آن ها نبودند، از مدل سازی طوفان ها تا شکستن کلیدهای رمزنگاری که از آنها محافظت می کند. حساس ترین اسرار دولتی

و کسب و کارها نیز چیزهای زیادی برای به دست آوردن دارند. بر اساس تحقیقات اخیر گروه مشاوره بوستون (BCG)، پیشرفت‌هایی که محاسبات کوانتومی ممکن می‌سازد، می‌تواند تا 850 میلیارد دلار در 15 تا 30 سال آینده ایجاد کند، که 5 تا 10 میلیارد دلار آن در پنج سال آینده تولید خواهد شد. فروشندگان کلیدی فناوری را همانطور که قول داده اند ارائه می دهند.

کامپیوتر کوانتومی برای چه مواردی استفاده می شود؟

برنامه نویسان مسائل را در قالب الگوریتم هایی برای رایانه های کلاسیک می نویسند تا آنها را حل کنند – و به طور مشابه، رایانه های کوانتومی محاسبات را بر اساس الگوریتم های کوانتومی انجام می دهند. محققان قبلاً شناسایی کرده‌اند که برخی از الگوریتم‌های کوانتومی به ویژه برای قابلیت‌های پیشرفته رایانه‌های کوانتومی مناسب هستند.

برای مثال، سیستم‌های کوانتومی می‌توانند با الگوریتم‌های بهینه‌سازی مقابله کنند، که به شناسایی بهترین راه‌حل در میان بسیاری از گزینه‌های امکان‌پذیر کمک می‌کند و می‌تواند در طیف وسیعی از سناریوها از مدیریت زنجیره تامین تا مدیریت ترافیک اعمال شود. به عنوان مثال، اکسون موبیل و آی‌بی‌ام با یکدیگر همکاری می‌کنند تا الگوریتم‌های کوانتومی را پیدا کنند که روزی بتواند 50000 کشتی تجاری را که هر روز از اقیانوس‌ها عبور می‌کنند برای تحویل کالا مدیریت کند تا مسافت و زمان سفر ناوگان را کاهش دهد.

همچنین انتظار می‌رود الگوریتم‌های شبیه‌سازی کوانتومی نتایج بی‌سابقه‌ای ارائه دهند، زیرا کیوبیت‌ها محققان را قادر می‌سازد تا شبیه‌سازی و پیش‌بینی برهمکنش‌های پیچیده بین مولکول‌ها در سیستم‌های بزرگ‌تر را انجام دهند، که می‌تواند منجر به پیشرفت‌های سریع‌تر در زمینه‌هایی مانند علم مواد و کشف دارو شود.

با رایانه‌های کوانتومی که قادر به مدیریت و پردازش مجموعه داده‌های بسیار بزرگ‌تر هستند، هوش مصنوعی و برنامه‌های یادگیری ماشینی با زمان‌های آموزش سریع‌تر و الگوریتم‌های توانمندتر، سود زیادی خواهند برد. و محققان همچنین نشان داده‌اند که الگوریتم‌های کوانتومی پتانسیل شکستن کلیدهای رمزنگاری سنتی را دارند که در حال حاضر شکستن آن‌ها برای رایانه‌های کلاسیک از نظر ریاضی بسیار دشوار است.

IBM و CERN از محاسبات کوانتومی برای شکار بوزون هیگز گریزان استفاده می کنند
رایانه‌های کوانتومی: Google راه را به سوی دستگاه‌های کوانتومی مقاوم در برابر خطای مقیاس‌پذیر نشان می‌دهد
IBM نشان می‌دهد که رایانه‌های کوانتومی می‌توانند این مشکلات را که رایانه‌های کلاسیک به سختی پیدا می‌کنند، حل کنند

انواع مختلف کامپیوترهای کوانتومی چیست؟

برای ایجاد کیوبیت‌ها، که بلوک‌های سازنده رایانه‌های کوانتومی هستند، دانشمندان باید کوچک‌ترین ذرات طبیعت را پیدا کنند و آن‌ها را دستکاری کنند – بخش‌های کوچکی از جهان که به لطف رسانه‌های مختلف می‌توان یافت. به همین دلیل است که در حال حاضر انواع مختلفی از پردازنده های کوانتومی توسط طیف وسیعی از شرکت ها در حال توسعه هستند.

یکی از پیشرفته‌ترین رویکردها استفاده از کیوبیت‌های ابررسانا است که از الکترون ساخته شده‌اند و به شکل رایانه‌های کوانتومی لوستر مانند شناخته می‌شوند. هم IBM و هم گوگل پردازنده های ابررسانا را توسعه داده اند.

رویکرد دیگری که در حال افزایش است، یون های به دام افتاده است که Honeywell و IonQ پیشتاز هستند و در آن کیوبیت ها در آرایه هایی از یون ها قرار می گیرند که در میدان های الکتریکی به دام افتاده اند و سپس با لیزر کنترل می شوند.

شرکت های بزرگی مانند Xanadu و PsiQuantum به نوبه خود در حال سرمایه گذاری در روش دیگری هستند که بر ذرات کوانتومی نور به نام فوتون ها برای رمزگذاری داده ها و ایجاد کیوبیت ها متکی است. کیوبیت‌ها همچنین می‌توانند از کیوبیت‌های چرخشی سیلیکونی – که اینتل روی آن تمرکز دارد – و همچنین از اتم‌های سرد یا حتی الماس ایجاد شود.

بازپخت کوانتومی، رویکردی که توسط D-Wave انتخاب شده است، به طور کلی یک دسته متفاوت از محاسبات است. این پردازنده‌ها به همان پارادایم دیگر پردازنده‌های کوانتومی، معروف به مدل گیت، متکی نیست. کنترل و کارکرد پردازنده‌های آنیل کوانتومی بسیار آسان‌تر است، به همین دلیل است که D-Wave قبلاً دستگاه‌هایی را توسعه داده است که می‌توانند هزاران کیوبیت را دستکاری کنند، جایی که تقریباً هر شرکت سخت‌افزار کوانتومی دیگر با حدود 100 کیوبیت یا کمتر کار می‌کند. از سوی دیگر، رویکرد بازپخت تنها برای مجموعه خاصی از مسائل بهینه‌سازی مناسب است که قابلیت‌های آن را محدود می‌کند.

استخراج 3 میلیون بیت کوین در 2 ثانیه با کامپیوتر کوانتومی؟

امروز با یک کامپیوتر کوانتومی چه کاری می توانید انجام دهید؟

در حال حاضر، با وجود تنها 100 کیوبیت که در حال حاضر پیشرفته است، کار بسیار کمی با کامپیوترهای کوانتومی قابل انجام است. برای اینکه کیوبیت ها شروع به انجام محاسبات معنی دار کنند، باید هزاران و حتی میلیون ها شمارش شوند.

بوخهولتز می گوید: «در حالی که وعده و هیجان زیادی در مورد کارهایی که کامپیوترهای کوانتومی می توانند روزی انجام دهند وجود دارد، من فکر می کنم آنچه که امروز می توانند انجام دهند نسبتاً ضعیف است.

با این حال، افزایش تعداد کیوبیت در پردازنده‌های مدل گیت، بسیار چالش برانگیز است. این به این دلیل است که نگه داشتن ذرات سازنده کیوبیت ها در حالت کوانتومی دشوار است – کمی مانند تلاش برای حفظ چرخش یک سکه بدون افتادن در یک طرف یا طرف دیگر، به جز بسیار سخت تر.

چرخاندن کیوبیت ها مستلزم جداسازی آنها از هرگونه اختلال محیطی است که ممکن است باعث از دست دادن حالت کوانتومی آنها شود. برای مثال، گوگل و آی‌بی‌ام این کار را با قرار دادن پردازنده‌های ابررسانای خود در دمای سردتر از فضا انجام می‌دهند که به نوبه خود به فناوری‌های برودتی پیچیده‌ای نیاز دارد که در حال حاضر افزایش آن تقریباً غیرممکن است.

علاوه بر این، ناپایداری کیوبیت ها به این معنی است که آنها غیرقابل اعتماد هستند، و همچنان ممکن است باعث خطاهای محاسباتی شوند. این باعث ایجاد شاخه ای از محاسبات کوانتومی شده است که به توسعه روش های تصحیح خطا اختصاص یافته است.

اگرچه تحقیقات با سرعت در حال پیشرفت است، بنابراین، رایانه‌های کوانتومی در حال حاضر در آنچه به عنوان عصر NISQ شناخته می‌شود گیر کرده‌اند: محاسبات کوانتومی پر سر و صدا و در مقیاس متوسط – اما هدف نهایی ساخت یک کامپیوتر کوانتومی جهانی با تحمل خطا است.

همانطور که بوخهولتز توضیح می دهد، تشخیص اینکه چه زمانی احتمال وقوع این اتفاق وجود دارد دشوار است. او می‌گوید: «من حدس می‌زنم چند سال از موارد استفاده تولیدی فاصله داریم، اما چالش واقعی این است که این کمی شبیه تلاش برای پیش‌بینی پیشرفت‌های تحقیقاتی است. تعیین یک جدول زمانی برای نبوغ سخت است.

IBM این مشکل رایانش کوانتومی را ۱۲۰ برابر سریعتر از آنچه قبلا ممکن بود حل کرد
محاسبات کوانتومی می‌تواند سریع‌تر از آنچه هر کسی انتظار داشت مفید باشد
اولین شبکه کوانتومی چند گره راه را برای اینترنت کوانتومی هموار می کند

برتری کوانتومی چیست؟

در سال 2019، گوگل ادعا کرد که پردازنده 54 کیوبیتی ابررسانا به نام Sycamore به برتری کوانتومی دست یافته است – نقطه ای که در آن یک کامپیوتر کوانتومی می تواند یک کار محاسباتی را حل کند که اجرای آن بر روی یک دستگاه کلاسیک در هر زمان واقعی غیرممکن است.

گوگل اعلام کرد که Sycamore تنها در 200 ثانیه پاسخ مشکلی را محاسبه کرده است که تکمیل آن برای بزرگترین ابررایانه های جهان 10000 سال طول می کشد.

اخیراً، محققان دانشگاه علم و فناوری چین ادعای موفقیت مشابهی کردند و گفتند که پردازشگر کوانتومی آنها 200 ثانیه طول کشیده تا به کاری برسد که انجام آن با دستگاه های کلاسیک 600 میلیون سال طول می کشد.

این به دور از این است که بگوییم هر یک از آن کامپیوترهای کوانتومی اکنون قادر به پیشی گرفتن از هر کامپیوتر کلاسیک در هر کاری هستند. در هر دو مورد، دستگاه‌ها طوری برنامه‌ریزی شدند که مشکلات بسیار خاصی را اجرا کنند، با فایده‌ای اندک به غیر از اثبات اینکه می‌توانند کار را بسیار سریع‌تر از سیستم‌های کلاسیک محاسبه کنند.

بدون تعداد کیوبیت بالاتر و تصحیح خطای بهتر، اثبات برتری کوانتومی برای مسائل مفید هنوز تا حدودی دور است.

کامپیوترهای کوانتومی فضای زیادی را اشغال می کنند. محققان تصمیم گرفتند این یکی را کوچک کنند
اولین کامپیوتر کوانتومی IBM در خارج از ایالات متحده به تازگی راه اندازی شده است
محققان یک شبکه کوانتومی غیرقابل هک را در طول صدها کیلومتر با استفاده از فیبر نوری ایجاد کردند

حالا کامپیوترهای کوانتومی چه کاربردی دارند؟

سازمان‌هایی که روی منابع کوانتومی سرمایه‌گذاری می‌کنند، این مرحله را مرحله آماده‌سازی می‌دانند: دانشمندان آن‌ها کارهای اساسی را انجام می‌دهند تا برای روزی که یک کامپیوتر کوانتومی جهانی و مقاوم به خطا آماده شود، آماده شوند.

در عمل، این بدان معناست که آنها در تلاشند تا الگوریتم‌های کوانتومی را کشف کنند که به احتمال زیاد نسبت به الگوریتم‌های کلاسیک زمانی که بتوانند روی سیستم‌های کوانتومی در مقیاس بزرگ اجرا شوند، مزیت نشان می‌دهند. برای انجام این کار، محققان معمولاً سعی می‌کنند ثابت کنند که الگوریتم‌های کوانتومی در موارد استفاده بسیار کوچک عملکرد قابل مقایسه با الگوریتم‌های کلاسیک دارند و این نظریه را مطرح می‌کنند که با بهبود سخت‌افزار کوانتومی، و بزرگ‌تر شدن اندازه مشکل، رویکرد کوانتومی ناگزیر سرعت قابل توجهی را نشان می‌دهد. -آپ

به عنوان مثال، دانشمندان کارخانه فولاد ژاپنی Nippon Steel اخیراً یک الگوریتم بهینه‌سازی کوانتومی ارائه کرده‌اند که می‌تواند با همتای کلاسیک خود برای مشکل کوچکی که روی یک کامپیوتر کوانتومی 10 کیوبیتی اجرا می‌شد رقابت کند. در اصل، این بدان معناست که همان الگوریتم مجهز به هزاران یا میلیون‌ها کیوبیت تصحیح‌شده خطا، در نهایت می‌تواند کل زنجیره تامین شرکت را با مدیریت ده‌ها ماده خام، فرآیندها و ضرب‌الاجل‌های تنگاتنگ بهینه‌سازی کند و باعث صرفه‌جویی عظیم در هزینه‌ها شود.

بنابراین، کاری که دانشمندان کوانتومی برای مشاغل انجام می دهند، بسیار آزمایشی است، و تاکنون کمتر از 100 الگوریتم کوانتومی وجود دارد که نشان داده شده است با معادل های کلاسیک خود رقابت می کنند – که فقط به میزان نوظهور بودن این میدان اشاره می کند.

محاسبات کوانتومی: تراشه برودتی اینتل نشان می دهد که می تواند کیوبیت ها را حتی در انجماد عمیق کنترل کند.
Galaxy Quantum 2 جدید سامسونگ از رمزنگاری کوانتومی برای ایمن سازی برنامه ها استفاده می کند
AWS روش جدیدی را برای ساخت یک کامپیوتر کوانتومی دقیق تر نشان می دهد

چه کسی برنده مسابقه محاسبات کوانتومی است؟

با توجه به موارد استفاده که نیاز به یک کامپیوتر کوانتومی کاملاً تصحیح شده با خطا دارند، این سوال مطرح است که در صنعت کوانتومی چه کسی اول آن را ارائه می دهد و نمی توان پاسخ دقیق آن را دانست.

همه شرکت‌های سخت‌افزار کوانتومی مایلند تاکید کنند که رویکرد آنها اولین رویکردی است که انقلاب کوانتومی را شکسته و تشخیص نویز از واقعیت را حتی سخت‌تر می‌کند. بوخهولتز می‌گوید: «چالش در حال حاضر این است که به گروهی از کودکان نوپا در یک زمین بازی نگاه می‌کنید و سعی می‌کنید بفهمید کدام یک از آنها برنده جایزه نوبل می‌شوند.

“من باهوش ترین افراد در این زمینه را دیده ام که می گویند واقعاً مطمئن نیستند که کدام یک از اینها پاسخ صحیح است. بیش از نیم دوجین فن آوری مختلف رقیب وجود دارد و هنوز مشخص نیست که کدام یک بهترین خواهد بود.” یا اگر بهترین وجود داشته باشد،” او ادامه می دهد.

به طور کلی، کارشناسان موافق هستند که این فناوری تا سال 2030 به پتانسیل کامل خود نخواهد رسید. با این حال، پنج سال آینده ممکن است با بهبود تصحیح خطا و رسیدن تعداد کیوبیت به اعدادی که امکان برنامه ریزی مشکلات کوچک را فراهم می کند، موارد استفاده اولیه را به همراه داشته باشد. .

آی‌بی‌ام یکی از شرکت‌های کمیاب است که به یک نقشه راه کوانتومی خاص متعهد شده است، که هدف نهایی را از تحقق یک کامپیوتر کوانتومی میلیون کیوبیتی تعریف می‌کند. در کوتاه‌مدت، Big Blue پیش‌بینی می‌کند که یک سیستم 1121 کیوبیتی را در سال 2023 منتشر کند، که ممکن است آغاز اولین آزمایش‌ها با موارد استفاده در دنیای واقعی باشد.

ابزار جدید IBM به توسعه دهندگان این امکان را می دهد تا قدرت محاسبات کوانتومی را به یادگیری ماشین اضافه کنند
IBM به تازگی اولین گواهینامه توسعه دهنده را برای محاسبات کوانتومی ارائه کرده است
ما در حال هک کردن فرآیند ایجاد کیوبیت هستیم. چگونه می توان از تراشه های سیلیکونی استاندارد برای محاسبات کوانتومی استفاده کرد؟

نرم افزار کوانتومی چیست؟

توسعه سخت‌افزار کوانتومی بخش بزرگی از چالش و مسلماً مهم‌ترین گلوگاه در اکوسیستم است. اما حتی یک کامپیوتر کوانتومی مقاوم در برابر خطا بدون نرم‌افزار کوانتومی مشابه، کاربرد چندانی نخواهد داشت.

اندرو فیرنساید، کارشناس ارشد فناوری‌های کوانتومی در شرکت مالکیت فکری Mewburn Ellis، به ZDNet می‌گوید: «البته، هیچ‌یک از این امکانات آنلاین بدون دانستن نحوه «گفتن کوانتومی» کاربرد زیادی ندارند.

ایجاد الگوریتم‌های کوانتومی به آسانی الگوریتم‌های کلاسیک و تطبیق آن با دنیای کوانتومی نیست. محاسبات کوانتومی، در عوض، به یک الگوی برنامه‌نویسی کاملاً جدید نیاز دارد که فقط می‌تواند روی یک پشته نرم‌افزار جدید اجرا شود.

البته، برخی از ارائه‌دهندگان سخت‌افزار ابزارهای نرم‌افزاری را نیز توسعه می‌دهند، که شناخته‌شده‌ترین آنها کیت توسعه نرم‌افزار کوانتومی منبع باز آی‌بی‌ام Qiskit است. اما علاوه بر آن، اکوسیستم کوانتومی در حال گسترش است و شرکت‌هایی را که منحصراً به ایجاد نرم‌افزار کوانتومی اختصاص داده‌اند را شامل می‌شود. نام‌های آشنا عبارتند از Zapata، QC Ware یا 1QBit که همگی در ارائه ابزارهایی برای درک زبان کوانتومی برای کسب‌وکارها تخصص دارند.

و به طور فزاینده ای، مشارکت های امیدوارکننده ای در حال شکل گیری برای گرد هم آوردن بخش های مختلف اکوسیستم هستند. به عنوان مثال، اتحاد اخیر بین Honeywell که در حال ساخت رایانه‌های کوانتومی یون‌های به دام افتاده است و شرکت نرم‌افزار کوانتومی Cambridge Quantum Computing (CQC)، تحلیلگران را وادار کرده است که پیش‌بینی کنند که یک بازیکن جدید می‌تواند در مسابقه کوانتومی پیشرو باشد.

مسابقه جهانی محاسبات کوانتومی آغاز شده است. برای بردن آن چه چیزی لازم است؟
این شرکت از الگوریتم های الهام گرفته از کوانتومی برای کمک به ایجاد نمایشگرهای OLED در آینده استفاده می کند.
برنامه های محاسبات ابری کوانتومی مایکروسافت یک گام بزرگ دیگر به جلو برداشته است

محاسبات کوانتومی ابری چیست؟

پیچیدگی ساخت یک کامپیوتر کوانتومی – به اتاق‌های خلاء فوق‌العاده بالا، سیستم‌های کنترل برودتی و دیگر ابزارهای کوانتومی عجیب فکر کنید – به این معنی است که اکثریت قریب به اتفاق سیستم‌های کوانتومی در حال حاضر به‌جای ارسال به مراکز داده مشتریان، در محیط‌های آزمایشگاهی قرار دارند. .

بنابراین، شرکت‌های کوانتومی برای اینکه کاربران بتوانند به دستگاه‌ها دسترسی پیدا کنند و آزمایش‌های خود را شروع کنند، خدمات ابری محاسبات کوانتومی تجاری را راه‌اندازی کرده‌اند و این فناوری را برای طیف وسیع‌تری از مشتریان در دسترس قرار می‌دهند.

چهار ارائه‌دهنده بزرگ خدمات محاسبات ابری عمومی در حال حاضر دسترسی به رایانه‌های کوانتومی را در پلتفرم خود ارائه می‌کنند. IBM و Google هر دو پردازنده‌های کوانتومی خود را روی ابر قرار داده‌اند، در حالی که سرویس Azure Quantum مایکروسافت و سرویس Braket AWS به مشتریان امکان دسترسی به رایانه‌های ارائه‌دهندگان سخت‌افزار کوانتومی شخص ثالث را می‌دهند.

صنعت محاسبات کوانتومی امروز چگونه است؟

هیئت منصفه در مورد اینکه کدام فناوری برنده مسابقه خواهد بود، در صورت وجود، نمی‌داند، اما یک چیز مسلم است: صنعت محاسبات کوانتومی به سرعت در حال توسعه است و سرمایه‌گذاران سخاوتمندانه بودجه اکوسیستم را تامین می‌کنند. سرمایه‌گذاری‌های سهام در محاسبات کوانتومی در سال 2020 تقریباً سه برابر شد و به گفته BCG، قرار است در سال 2021 حتی بیشتر افزایش یابد و به 800 میلیون دلار برسد.

سرمایه گذاری دولت حتی مهم تر است: ایالات متحده 1.2 میلیارد دلار برای علم اطلاعات کوانتومی در پنج سال آینده باز کرده است، در حالی که اتحادیه اروپا یک پرچمدار کوانتومی 1 میلیارد یورویی (1.20 میلیارد دلار) را اعلام کرد. بریتانیا همچنین اخیراً به نقطه عطف بودجه 1 میلیارد پوندی (1.37 میلیارد دلار) برای فناوری های کوانتومی رسیده است، و در حالی که اعداد رسمی در چین مشخص نیست، دولت تمایل خود را برای رقابت تهاجمی در مسابقه کوانتومی پنهان نکرده است.

این امر باعث شکوفایی اکوسیستم کوانتومی در سال‌های گذشته شده است، با افزایش تعداد استارت‌آپ‌های جدید از تعداد انگشت شماری در سال 2013 به نزدیک به 200 در سال 2020. جذابیت محاسبات کوانتومی نیز در میان مشتریان بالقوه در حال افزایش است: به گفته شرکت تحلیلی گارتنر، در حالی که تنها 1 درصد است. از شرکت‌هایی که در سال 2018 برای کوانتوم بودجه‌بندی می‌کردند، انتظار می‌رود که 20 درصد این کار را تا سال 2023 انجام دهند.

رایانه‌های کوانتومی: این گروه می‌خواهد آن‌ها را از آزمایشگاه خارج کرده و وارد تجارت شما کند
محاسبات کوانتومی چیست؟ دوره جدید رایگان آنلاین سرن به شما پاسخ می دهد
آیا محاسبات کوانتومی صنایع مهم را مختل می کند و چه زود؟

چه کسی اکنون آماده کوانتومی است؟

اگرچه همه کسب‌وکارها نیازی ندارند خود را برای همگام شدن با رقبای آماده کوانتومی آماده کنند، اما برخی از صنایع هستند که انتظار می‌رود الگوریتم‌های کوانتومی ارزش زیادی ایجاد کنند و شرکت‌های پیشرو در حال آماده شدن هستند.

گلدمن ساکس و جی پی مورگان دو نمونه از غول های مالی هستند که در محاسبات کوانتومی سرمایه گذاری می کنند. به این دلیل که در بانکداری، الگوریتم‌های بهینه‌سازی کوانتومی می‌توانند با انتخاب بهتر سهام برای خرید و فروش برای حداکثر بازده، به بهینه‌سازی پرتفوی کمک کنند.

در داروسازی، جایی که فرآیند کشف دارو به طور متوسط یک معامله 2 میلیارد دلاری و 10 ساله است که عمدتاً به آزمون و خطا متکی است، انتظار می‌رود الگوریتم‌های شبیه‌سازی کوانتومی نیز موج ایجاد کنند. این موضوع در علم مواد نیز صادق است: برای مثال شرکت‌هایی مانند OTI Lumionics در حال بررسی استفاده از رایانه‌های کوانتومی برای طراحی نمایشگرهای OLED کارآمدتر هستند.

شرکت‌های خودروسازی پیشرو از جمله فولکس واگن و بی‌ام‌و نیز این فناوری را زیر نظر دارند که می‌تواند به طرق مختلف بر این بخش تأثیر بگذارد، از طراحی باتری‌های کارآمدتر تا بهینه‌سازی زنجیره تامین، تا مدیریت بهتر ترافیک و تحرک. به عنوان مثال، فولکس واگن در استفاده از یک الگوریتم کوانتومی پیشگام بود که مسیرهای اتوبوس را در زمان واقعی با طفره رفتن از تنگناهای ترافیکی بهینه می کرد.

با این حال، با بلوغ فناوری، بعید است که محاسبات کوانتومی به تعداد معدودی محدود شود. در عوض، تحلیلگران پیش‌بینی می‌کنند که تقریباً همه صنایع پتانسیل بهره‌مندی از سرعت محاسباتی را دارند که کیوبیت‌ها قفل آن را باز می‌کنند.

محاسبات کوانتومی: هانیول فقط قدرت کامپیوتر خود را چهار برابر کرده است
محاسبات کوانتومی: آنیل کوانتومی در مقابل کامپیوترهای کوانتومی مبتنی بر گیت
اتحادیه اروپا می خواهد اولین کامپیوتر کوانتومی خود را بسازد. این طرح ممکن است به اندازه کافی بلندپروازانه نباشد

آیا کامپیوترهای کوانتومی جایگزین لپ تاپ های ما خواهند شد؟

انتظار می‌رود رایانه‌های کوانتومی در حل دسته خاصی از مسائل فوق‌العاده باشند، اما این بدان معنا نیست که آنها ابزار بهتری نسبت به رایانه‌های کلاسیک برای هر برنامه کاربردی واحدی خواهند بود. به ویژه، سیستم های کوانتومی برای محاسبات اساسی مانند حساب یا برای اجرای دستورات مناسب نیستند.

Buchholz می‌گوید: «کامپیوترهای کوانتومی بهینه‌سازی محدودیت‌های بسیار خوبی هستند، اما این چیزی نیست که برای اجرای Microsoft Excel یا Office نیاز دارید. فناوری کلاسیک برای همین است: برای انجام بسیاری از ریاضیات، محاسبات و عملیات متوالی.

به عبارت دیگر، همیشه جایی برای روشی که ما امروز محاسبه می کنیم وجود خواهد داشت. برای مثال، بعید است که به این زودی یک سریال نتفلیکس را روی یک کامپیوتر کوانتومی پخش کنید. در عوض، این دو فناوری به همراه یکدیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند و رایانه‌های کوانتومی تنها در جایی مورد استفاده قرار می‌گیرند که بتوانند به طور چشمگیری یک محاسبه خاص را شتاب دهند.

یک کامپیوتر کوانتومی یک مشکل چند دهه ای را سه میلیون برابر سریعتر از یک کامپیوتر کلاسیک حل کرد
نوع متفاوتی از محاسبات ابری: پیشرفت کوانتومی از لیزر برای یافتن داده ها در یک ابر غول پیکر از هسته های اتمی استفاده می کند.
IBM و ExxonMobil در حال ساخت الگوریتم‌های کوانتومی برای حل این مشکل محاسباتی غول‌پیکر هستند.

چگونه از کامپیوترهای کوانتومی استفاده خواهیم کرد؟

بوکهلز پیش بینی می کند که با شروع کار محاسبات کلاسیک و کوانتومی در کنار یکدیگر، دسترسی مانند یک گزینه پیکربندی به نظر می رسد. دانشمندان داده در حال حاضر انتخابی برای استفاده از CPU یا GPU در هنگام اجرای بار کاری خود دارند، و ممکن است واحدهای پردازش کوانتومی (QPU) زمانی به لیست بپیوندند. این به محققان بستگی دارد که بر اساس ماهیت محاسبات خود تصمیم بگیرند که کدام پیکربندی را انتخاب کنند.

اگرچه هنوز راه دقیقی که کاربران در آینده به محاسبات کوانتومی دسترسی خواهند داشت تعریف نشده است، یک چیز مسلم است: بعید است که برای استفاده از این فناوری نیاز به درک قوانین اساسی محاسبات کوانتومی داشته باشند.

بوخهولتز می گوید: «مردم گیج می شوند زیرا راهی که ما به محاسبات کوانتومی هدایت می کنیم، صحبت در مورد جزئیات فنی است. “اما برای استفاده از تلفن همراه خود نیازی به درک نحوه عملکرد آن ندارید.

“مردم گاهی اوقات فراموش می کنند که وقتی در جایی وارد سروری می شوید، نمی دانید سرور در چه مکان فیزیکی قرار دارد یا حتی دیگر اصلاً از نظر فیزیکی وجود دارد یا خیر. سوال مهم واقعاً این است که دسترسی به آن چگونه خواهد بود. ”

و به همان اندازه که کیوبیت ها، برهم نهی، درهم تنیدگی و سایر پدیده های کوانتومی ممکن است جذاب باشند، برای بسیاری از ما این خبر خوشایند خواهد بود.

محاسبات کوانتومی، شبکه‌ها، ماهواره‌ها و کیوبیت‌های دیگر: چین اهداف بلندپروازانه‌ای را در برنامه پنج ساله آشکار می‌کند.
حسگرهای کوانتومی به زودی به فضا می روند
به گفته محققان، پیشرفت کیوبیت گام بزرگی به سوی کامپیوترهای کوانتومی شبکه ای است