آیا کامپیوترهای کوانتومی بیت کوین را نابود خواهند کرد ؟

آیا کامپیوترهای کوانتومی تشکیل شده اند؟ شرکتی به نام D - Wave ادعا دارااست که او‌لین کامپیوتر کوانتوم را ساخته است . این مجموعه صرفا از ۱۴۰ نفر تشکیل‌شده شده‌است . این اشخاص تمامی از نوابغ و متخصصان پررنگ حوزه کاری خویش می باشند . کامپیوتر ساخت آن ها در یخچالی استوانه‌ای حفظ می شود . یخچالی که دمای آن به منفی ۲۷۳ مرتبه سانتی‌گراد میرسد . یعنی در حدود صفر مطلق . محافظت کامپیوتر در‌این دما برای برقرار بودن اصول برهم نهی و درهم تنیدگی ضروری هست . در‌این‌حالت‌ ذرات به طور اسرارآمیزی با یکدیگر عکس العمل نشان می دهند و بیت‌های کوانتومی فارغ از دقت به مکانشان از روش مکانیک کوانتوم با نیز دارای ارتباط می گردند . هر مدل گرما و نوری میتواند عمل کامپیوتر را با اختلال روبرو نماید . ارزش کامپیوتر کمپانی D - Wave پانزده میلیون دلار است و صرفا یک سری کمپانی همانند گوگل , ناسا و لوک هید مارتین یکی‌از آن را خریده‌اند . سرمایه‌گذاران این مجموعه کسانی نظیر جف بزوس , مدیریت استدلال آمازون و کمپانی فناوری متعلق به سیا , In - Q - Tel هستند . یکی‌از بنیان‌گذاران این موسسه , شخصی است به اسم Geordie Rose . او یک دکترای فیزیک ۴۴ ساله است که از فعالیت در آزمایشگاه‌های علمی و موقعیت محدود خسته شده و تصمیم گرفته است یک مثال کاربردی و عملی از آنچه به طور نظری بیان شده شده‌است بسازد . در بالا کلیه به ایده‌ی Rose برای ساخت کامپیوتر کوانتومی که واقعاً عمل نماید با چشم شک مینگریستند . تمام تلاش‌های پیشین برای ساخت کامپیوتر کوانتوم مشتمل بر جایگزینی بیت کوانتوم با ترانزیستور بود که هیچ بهبود خاصی ساخت نمیکرد .


آیا کامپیوترهای کوانتومی ساخته شده اند؟ شرکتی به نام D-Wave ادعا دارد که اولین کامپیوتر کوانتوم را ساخته است. این شرکت تنها از ۱۴۰ نفر تشکیل شده است. این افراد همگی از نوابغ و متخصصین برجسته حوزه کاری خود هستند. کامپیوتر ساخت آن‌ها در یخچالی استوانه‌ای نگهداری می‌شود. یخچالی که دمای آن به منفی ۲۷۳ درجه سانتی‌گراد می‌رسد. یعنی نزدیک به صفر مطلق. نگهداری کامپیوتر در این دما برای برقرار بودن اصول برهم نهی و درهم تنیدگی ضروری می‌باشد. در این حالت ذرات به صورت اسرارآمیزی با یکدیگر واکنش نشان می‌دهند و بیت‌های کوانتومی بدون توجه به مکانشان از طریق مکانیک کوانتوم با هم مرتبط می‌شوند. هر گونه گرما و نوری می‌تواند فعالیت کامپیوتر را با مشکل روبرو کند. قیمت کامپیوتر شرکت D-Wave پانزده میلیون دلار است و تنها چند شرکت همانند گوگل، ناسا و لوک هید مارتین یکی از آن را خریده‌اند. سرمایه‌گذاران این شرکت افرادی مانند جف بزوس، مدیر عامل آمازون و شرکت فناوری وابسته به سیا، In-Q-Tel می‌باشند. یکی از بنیان‌گذاران این شرکت، فردی است به نام Geordie Rose. وی یک دکترای فیزیک ۴۴ ساله است که از کار در آزمایشگاه‌های علمی و شرایط محدود خسته شده و تصمیم گرفته است یک نمونه کاربردی و عملی از آنچه به صورت نظری بیان شده است بسازد. در ابتدا همه به ایده‌ی Rose برای ساخت کامپیوتر کوانتومی که واقعاً کار کند با دیده تردید می‌نگریستند. تمام تلاش‌های قبلی برای ساخت کامپیوتر کوانتوم شامل جایگزینی بیت کوانتوم با ترانزیستور بود که هیچ بهبود خاصی ایجاد نمی‌کرد. Rose ایده ساخت کامپیوترهای کوانتوم ایزوله را مطرح کرد. یعنی کامپیوتری که گرما به آن راه ندارد. این کامپیوتر با فرآیندی به نام ذوب کوانتومی یا تونلینگ کار می‌کند. این یعنی که الگوریتمی ساخته‌اید که به بیت‌های کوانتومی بر اساس مدل کلاسیک تعاملات خاص تخصیص می‌دهد. یعنی در ابتدا به بیت‌های کوانتومی مقادیر صفر و یک می‌دهیم. سپس شرایط به گونه ای فراهم می‌شود که برهم نهی کوانتومی اتفاق بیفتد. در این صورت، بیت‌های کوانتومی حالات نامتناهی خود را کشف می‌کنند. بیت‌های کوانتومی کوتاه‌ترین مسیر از نظر انرژی را بر اساس نیازهای الگوریتم، طی می‌کنند و این یعنی که بهینه‌ترین جواب برای الگوریتم به دست آمده است. حتماً با خود می‌گویید چه توضیحات عجیب و دشواری. چیزی که توضیح دادن آن در چند خط تا این حد مشکل است، تصور کنید که ساخت آن چقدر دشوار بوده است. اولین تست کامپیوتر کوانتوم D-wave در سال ۲۰۰۷ برای حل یک سودوکو انجام شد. این کامپیوتر تنها ۱۶ بیت کوانتوم داشت. نتیجه چندان رضایت‌بخش نبود. تا جایی که Umesh Vazirani، مؤلف مقاله‌ی نظریه پیچیدگی کوانتومی (Quantum Complexity Theory) کامپیوتر ساخت D-wave را رد کرد و گفت که: «اگر این واقعاً یک کامپیوتر کوانتوم است و اگر واقعا می‌توان هزاران بیت را در خود بگنجاند، نتیجه آن با یک گوشی همراه تفاوت چندانی ندارد.» بخشی از مشکل به دلیل دشواری تشخیص اتفاقاتی است که در بیت‌های کوانتومی رخ می‌دهد. شرکت D-Wave تست دیگری انجام داد که توسط دانشمندی بی‌طرف ترتیب داده شده بود. در این تست نشان داده شده که پدیده انگیزش واقعاً رخ می‌دهد. مخالفان گفتند که تنها تست واقعی، تست عملکرد در حل مسأله است. در سال ۲۰۱۳، کامپیوتر D-wave 2 تست شد. در این تست مشخص شد که این کامپیوتر ۳۶۰۰ برابر سریعتر از کامپیوترهای معمولی عمل می‌کند. ولی باز هم مخالفانی نتایج را زیر سؤال بردند. یکی از مخالفان سرسخت کامپیوترهای کوانتومی D-Wave فردی است به نام Scott Aaronson. وی استاده دانشگاه MIT است. به عقیده وی ممکن است اثرات کوانتومی در کامپیوتر D-Wave رخ دهند ولی دلیلی بر سریعتر بودن این کامپیوتر نسبت به رایانه‌های قدیمی وجود ندارد. سال قبل گوگل این کامپیوتر را آزمود و نتیجه نشان داد که این کامپیوتر صد برابر سریعتر از کامپیوترهای سنتی است. موافقان می‌گویند اگر این سرعت بیشتر به دلیل کوانتوم نیست، پس به چه دلیل است؟ حتی Aaronson هم که خود را سردمدار مخالفان کامپیوترهای D-wave می‌داند، نتیجه تست گوکل را تحسین کرد. البته کامپیوتر کوانتوم D-Wave تنها می‌تواند مسائل بهینه‌سازی را حل کند. مسائل بهینه‌سازی دسته‌ای از مسائل هستند که در آن‌ها به دنبال بهترین جواب هستیم. این بهترین جواب می‌تواند کمینه‌ کردن هزینه یا بیشینیه کردن سود باشد. این مسائل در گستره وسیعی از علوم همانند هوش مصنوعی، زیست‌شناسی، اقتصاد، مدیریت و پزشکی ظاهر می‌شوند. در میان تمام این مخالفت‌ها و موافقت‌ها در مورد کامپیوتر D-Wave، چیزی که همه بر آن توافق دارند اینست که تلاش برای ساخت کامپیوتر کوانتوم حتی اگر با شکست هم روبرو شود، درک ما را از فیزیک کوانتوم بالا خواهد برد. فیزیک کوانتوم به شدت پیچیده و اسرارآمیز است ولی درک آن موجب تحول در نگاه بشر به جهان هستی می‌شود. بنابراین کامپیوترهای کوانتوم تلاشی برای افزایش درک بشر در مورد جهان هستی هستند.



Rose ایده ساخت کامپیوترهای کوانتوم ایزوله را مطرح کرد . یعنی کامپیوتری که گرما به آن منش ندارد . این کامپیوتر با فرآیندی به اسم ذوب کوانتومی یا این که تونلینگ عمل میکند . این یعنی که الگوریتمی ساخته‌اید که به بیت‌های کوانتومی بر طبق گونه کلاسیک تعاملات مختص تخصیص می دهد . یعنی در بالا به بیت‌های کوانتومی مقادیر صفر و یک می دهیم . بعد از آن موقعیت به نحوی آماده می گردد که برهم نهی کوانتومی رخداد بیفتد . در این‌حالت , بیت‌های کوانتومی حالات نامتناهی خویش را کشف میکنند . بیت‌های کوانتومی کوتاه‌ترین مسیر از نگاه انرژی را مبتنی بر نیازهای الگوریتم , طی می نمایند و این یعنی که بهینه‌ترین پاسخ برای الگوریتم به دست آمده است . حتماً با خویش می گویید چه توضیحات تعجب آور و دشواری . چیزی که توضیح دادن آن در تعدادی خط تا این حد اختلال است , فکر کنید که ساخت آن چقدر سخت بوده است . اولی آزمایش کامپیوتر کوانتوم D - wave در سال ۲۰۰۷ برای حل یک سودوکو انجام شد . این کامپیوتر صرفا ۱۶ بیت کوانتوم داشت . فیض چندان رضایت‌بخش کمبود . تا جایی که Umesh Vazirani , مؤلف مقاله‌ی نظریه پیچیدگی کوانتومی ( Quantum Complexity Theory ) کامپیوتر ساخت D - wave را رد کرد و بیان کرد که : «اگر این واقعاً یک کامپیوتر کوانتوم است و در‌حالتی که حقیقتا می‌توان هزاران بیت را در خویش بگنجاند , سود آن با یک تلفن همراه همراه تفاوت چندانی ندارد . » جزو نقص‌ به دلیل دشواری تشخیص اتفاقاتی است که در بیت‌های کوانتومی چهره می دهد . کمپانی D - Wave آزمایش دیگری انجام اعطا کرد که به وسیله دانشمندی بیطرف ترتیب داده شده بود . درین آزمایش نشان داده شده که پدیده انگیزش واقعاً چهره میدهد . معارضان گفتند که صرفا آزمایش حقیقی وواقعی , آزمایش تلاش در حل مسأله است . در سال ۲۰۱۳ , کامپیوتر D - wave 2 آزمایش شد . در‌این آزمایش مشخص و معلوم شد که‌این کامپیوتر ۳۶۰۰ برابر سریعتر از کامپیوترهای معمولی کار می کند . اما گشوده نیز مخالفانی حاصل را ذیل سؤال بردند . یکی معارضان سرسخت کامپیوترهای کوانتومی D - Wave شخصی است به اسم Scott Aaronson . او استاده دانش کده MIT است . به عقیده او احتمال دارد اثرات کوانتومی در کامپیوتر D - Wave چهره دهند البته عاملی بر سریعتر بودن این کامپیوتر نسبت به رایانه‌های سابق نیست . سال قبلی گوگل این کامپیوتر را آزمود و فیض نشان اعطا کرد که‌این کامپیوتر صد برابر سریعتر از کامپیوترهای سنتی است . موافقان میگویند چنانچه این سرعت بیشتر به دلیل کوانتوم نیست , پس به چه عامل است؟ چه بسا Aaronson نیز که خویش را سردمدار معارضان کامپیوترهای D - wave می داند , فیض آزمایش گوکل را تحسین کرد . اما کامپیوتر کوانتوم D - Wave فقط قادر است مساله بهینه‌سازی را حل نماید . مساله بهینه‌سازی دسته‌ای از مساله می‌باشند که در آنها پیرو شایسته ترین پاسخ هستیم . این شایسته ترین پاسخ میتواند کمینه‌ کردن هزینه یا این که بیشینیه کردن سود باشد