-
اندازه متن
+
به گزارش خبر۲۴،امروزه بسیاری از مسائل علمی و صنعتی بسیار پیچیده شدهاند و حل آنها با رایانههای کلاسیک، حتی سریعترین ابرکامپیوترها، زمان بسیار زیادی میطلبد. برای مثال، شبیهسازی دقیق رفتار هزاران مولکول برای طراحی دارو یا کشف مواد جدید، یا تحلیل الگوریتمهای پیچیده رمزنگاری، برای کامپیوترهای معمولی تقریباً غیرقابل انجام است.در این شرایط، دانشمندان به دنبال نسل جدیدی از رایانهها هستند که بتوانند این محدودیتها را کاهش دهند. کامپیوترهای کوانتومی یکی از امیدوارکنندهترین راهکارها هستند. این رایانهها هنوز در مراحل تحقیقاتی و آزمایشی قرار دارند، اما پتانسیل زیادی برای حل بعضی از مسائل پیچیده دارند.
کامپیوترهای کوانتومی چیستند؟/ ساختار و عملکرد
کامپیوترهای کلاسیک اطلاعات را بهصورت بیتهای صفر و یک پردازش میکنند. یعنی هر بیت یا صفر است یا یک و محاسبات روی ترکیبهایی از همین بیتها انجام میشود. این روش برای بیشتر مسائل روزمره کافی است، اما وقتی با مسائل بسیار پیچیده روبهرو میشویم—مثل شبیهسازی رفتار هزاران مولکول یا تحلیل الگوریتمهای پیچیده رمزنگاری—رایانههای کلاسیک به سرعت محدودیت پیدا میکنند.کامپیوترهای کوانتومی از یک واحد پایهای به نام کوبیت استفاده میکنند. بر خلاف بیتهای کلاسیک که فقط میتوانند صفر یا یک باشند، کوبیتها میتوانند همزمان در حالت صفر و یک قرار بگیرند. این حالت همزمانی به نام برهمنهی (Superposition) شناخته میشود و باعث میشود کامپیوتر کوانتومی بتواند تعداد بسیار زیادی حالت ممکن را همزمان بررسی کند.علاوه بر برهمنهی، کوبیتها میتوانند با یکدیگر در درهمتنیدگی (Entanglement) قرار بگیرند. این یعنی تغییر وضعیت یک کوبیت میتواند فوراً روی کوبیتهای دیگر تأثیر بگذارد، حتی اگر فاصلهی فیزیکی زیادی بین آنها باشد. این ویژگی باعث میشود محاسبات پیچیده با سرعت بیشتری انجام شود و امکان پردازش همزمان اطلاعات به شکل مؤثرتر فراهم شود.یک ویژگی دیگر، ابرپوزیشن و درهمتنیدگی ترکیبی است که به رایانههای کوانتومی اجازه میدهد برخی محاسبات را بهصورت کاملاً موازی انجام دهند. در واقع، این رایانهها میتوانند تعداد بسیار زیادی از مسیرهای ممکن حل یک مسئله را همزمان بررسی کنند، کاری که برای رایانههای کلاسیک غیرممکن است.
در حوزه پزشکی و شیمی، کامپیوترهای کوانتومی میتوانند شبیهسازی رفتار مولکولها برای طراحی داروهای جدید یا بررسی واکنشهای شیمیایی پیچیده را سریعتر انجام دهند و مسیر تحقیق را کوتاه کنند.در صنعت و طراحی مواد، این رایانهها امکان بررسی گزینههای طراحی بیشتری را فراهم میکنند، به طوری که میتوان مواد با خواص خاص، مانند باتریهای با ظرفیت بالاتر یا قطعات سبک و مقاوم، را بهینه کرد.همچنین در زمینه امنیت اطلاعات، بعضی الگوریتمهای رمزنگاری که امروز امن هستند، ممکن است در آینده با رایانههای کوانتومی قابل شکستن باشند. این موضوع باعث شده پژوهشگران به توسعه روشهای جدید و مقاوم در برابر حملات کوانتومی بپردازند.
کامپیوترهای کوانتومی با وجود محدودیتهای فعلی، چشمانداز جدیدی در حل مسائل علمی و صنعتی ارائه میکنند. آنها میتوانند پردازشهای بسیار پیچیده را سریعتر انجام دهند و در بلندمدت، تأثیر قابل توجهی بر پزشکی، مواد، انرژی، امنیت و فناوریهای پیشرفته داشته باشند.با ادامه تحقیقات و پیشرفت فناوری، کامپیوترهای کوانتومی میتوانند بخشی از ابزارهای اصلی حل مسائل بزرگ جهان در آینده نزدیک باشند.
گامهای علمی و پژوهشی ایران در کوانتوم
ایران در سالهای اخیر مسیر ورود به این عرصه پیشرفته را با گامهای مختلفی همچون ترویج و فرهنگسازی مفاهیم و اهمیت کوانتوم در دانشگاهها، آموزش از مقاطع آموزشی و تولید مقالات علمی، آغاز کرده و ظرفیت علمی کشور در حوزه فیزیک، فوتونیک و ریاضیات نظری، بستری مناسب برای توسعه فناوریهای کوانتومی فراهم آورده است.دانشگاههای معتبر کشور از جمله دانشگاه تهران، صنعتی شریف، صنعتی اصفهان و پژوهشگاه دانشهای بنیادی، پروژههایی در حوزه اطلاعات کوانتومی، مواد کوانتومی و اپتیک کوانتومی تعریف کردهاند و مقالات علمی معتبری توسط محققان ایرانی در نشریات بینالمللی منتشر شده است.علاوه بر دانشگاهها برخی مراکز پژوهشی نیز بر روی توسعه سختافزارهای مرتبط با رایانههای کوانتومی کار میکنند. اگرچه هنوز نمونهای از رایانه کوانتومی در ایران ساخته نشده اما تحقیقات تئوری و آزمایشگاهی در زمینههایی مانند درهمتنیدگی کوانتومی، رمزنگاری کوانتومی و الگوریتمهای کوانتومی در حال انجام است.
یکی از مهمترین موانع برای ساخت رایانه کوانتومی، کمبود زیرساختهای لازم برای تحقیقات پیشرفته در این زمینه است. ساخت رایانههای کوانتومی نیازمند فناوریهای پیشرفتهای مانند سیستمهای سردکننده فوقالعاده قوی، پردازشگرهای خاص و مواد ویژهای است که در حال حاضر دسترسی به آنها در ایران محدود است.
نظر شما در مورد این مطلب چیه؟