ورود تکنولوژی کوانتوم به دنیای کامپیوتر و ارتباطات

وب سایت کلیک: پیشرفت تکنولوژی کوانتوم در زمینه علوم کامپیوتر، نمایانگر جهشی عظیم در توانایی پردازش کامپیوتری، چه در سطح رایانه های خانگی و چه در سطح ابرکامپیوترهای مدرن است.

با پیشرفت تکنولوژی کوانتوم گروهی از محققان، طی یک مسابقه علمی دست به تولید کامپیوترهای کوانتومی زدند.

همانطور که می دانید یک رایانه معمولی مانند همین تلفن هوشمند و یا لپ تاپی که اکنون با آن مشغول خواندن این مطلب هستید، نوعی سیستم باینری هستند. در علوم کامپیوتر، سیستم باینری چارچوب کاری را به ما می دهد که می توانیم اعداد را به صورت رشته ای با ۰ و ۱ نمایش دهیم که بر اساس بله یا خیر کار می کند و چیزی که شگفت انگیز است این است که چطور برنامه نویسان کامپیوتر می توانند از زبانی به این سادگی یک تراشه پیچیده کامپیوتری را برنامه نویسی کنند و یا چطور قادرند چیزی شبیه مایکروسافت آفیس را با سناریوهای «اگر این و سپس آن» ایجاد کنند.

کامپیوتر کوانتومی چیست؟

کامپیوترهای کوانتومی هرچند مفهوم کاملا متفاوتی دارند و به این دلیل کوانتومی خوانده می شوند که از منطق باینری استفاده نمی کنند. اما به طور کلی ابزارهایی هستند که بر اساس بله و خیر یا هر دو عمل می کند. زمانی که یک توسعه دهنده (برنامه نویس) در این نوع کامپیوترها بخواهد یک گزاره منطقی را کدنویسی کند، صرفا به قانون شرطی «اگر A صادق باشد، پس B هم صادق است» محدود نیست، بلکه علاوه بر این قاعده ممکن است از خود بپرسد «اگر هر دو صادق باشد، ….». چنین رویکردی به نظر می رسد شباهت بیشتری با معادلات جهانمان داشته باشد.

میزان بهبود عملکرد کامپیوترهای کوانتومی نسبت به کامپیوترهای فعلی در محدوده میلیون ها برابر بهتر و حتی فراتر از آن قرار خواهد گرفت. کامپیوتر کوانتومی با پیروی از قوانین فیزیک کوانتوم توان پردازشی عظیمی دارد. این بهبود عملکرد از طریق توانایی داشتن چندین حالت مختلف و انجام دستورات مختلف با استفاده از تمام جایگشت های ممکن در یک زمان واحد به دست می آید.

چندین نمونه موجود است که نشان می دهند که سیستم باینری نمی تواند مسائل را آنطور که انتظار می رود، حل کند. هنگامی که از این کامپیوترها خواسته می شود مسئله ای را حل کنند که در هر پاسخ احتمالاتی نیز وجود داشته باشد، این سیستم باید زمانی را به طور فردی برای ارزیابی هر احتمال در نظر بگیرد.

اما کامپیوترهای کوانتومی بیش از یک احتمال را در یک زمان از طریق قانون درهم تنیدگی کوانتومی می توانند ارزیابی کنند.

حال درهم تنیدگی کوانتومی چیست؟

بر اساس قوانین کوانتومی، هنگامی که دو ذره درهم تنیده می شوند، پدیده ای به وجود می آید و هر اتفاقی که برای یکی از ذره ها بیفتد، متعاقبا برای ذره دیگر نیز رخ می دهد. اینشتین بعدها این درهم تنیدگی را «تأثیر از فاصله شبح وار» نامید.

طی پیشرفت هایی که در زمینه تکنولوژی کوانتوم صورت گرفته است، محققان چینی موفقیت های چشمگیری در ارتباطات کوانتومی به ویژه اینترنت کوانتومی کسب کرده اند. اینترنتی که ما می‌شناسیم، از فرکانس‌های رادیویی برای اتصال بین کامپیوترهای متفاوت در یک شبکه جهانی استفاده می‌کند؛ شبکه‌ای که سیگنال‌های الکترونیکی در آن رد و بدل می‌شود. اما در اینترنت کوانتومی سیگنال‌ها با استفاده از ذرات کوانتومی در هم‌ تنیده در یک شبکه کوانتومی رد و بدل می‌شوند.

با توجه به پدیده‌ای که انیشتین آن را تأثیر شبح‌وار از راه دور (Spooky action at a distance) نامیده بود، ذرات کوانتومی درهم‌تنیده وضعیت خاصی دارند که به آن‌ها امکان می‌دهد اطلاعات درون خود را بلافاصله درون یک ذره کوانتومی درهم‌تنیده دیگر بازتاب دهند. این پدیده مانند یک تله پورت کوانتومی است.

آینده این تکنولوژی روشن است

تکنولوژی کوانتوم هم اکنون آماده اجرا است، اما چالش های بیشماری برای اجرای کامل آن وجود دارد.

البته با وجود چندین مشکل باور نکردنی، چشم اندازهای بسیار روشنی وجود دارند. گفتنی است، از پیشرفت های اخیر می توان به اولین تماس ویدیویی فضایی با رمزگذاری کوانتومی اشاره کرد.

بر اساس گزارشات، چین برای نخستین بار در دنیا ارتباط ویدیو کنفرانس کوانتومی بین قاره ای بین آزمایشگاه هایی در پکن (چین) و وین (اتریش) برقرار کرد. این تماس با کمک شبکه مخابرات کوانتومی فضایی برقرار شد که به گفته کارشناسان انقلابی در صنعت مخابرات به شمار می رود.

گفتنی است؛ ارسال پیام کوانتومی ایمن ترین شیوه برقراری ارتباط و غیر قابل هک است. در فرآیند ایجاد کلیدهای رمزگذاری کوانتومی از یک فوتون در وضعیت کوانتومی استفاده می شود تا امنیت اطلاعات بین دو طرف ارتباط حفظ شود.