واحدهای پردازش کوانتومی QPU: آینده محاسبات

روی کاغذ، الگوریتم SHA-256 از تهدیدات کامپیوترهای کوانتومی در امان است، زیرا حتی قدرتمندترین کامپیوتر کوانتومی برای شکستن آن به منابع بسیار عظیمی نیاز دارد. اما امضای دیجیتال ECDSA که برای تایید تراکنش‌های بیت‌کوین به‌کار می‌رود، در صورت پیشرفتِ قابل‌توجه کامپیوترهای کوانتومی، ممکن است آسیب‌پذیرتر باشد. ما هنوز باید مدتی صبر کنیم تا موانع پیش روی کامپیوترهای کوانتومی رفع شود تا قادر به انجام تمام کارهای خارق‌العاده پیش‌بینی شده باشند. این مقدار کیوبیت برای کامپیوترهای کوانتومی کافی است تا قدرتمندتر از کامپیوترهای معمولی شمرده شود، از این نظر که به ازای هر کیوبیتی که به این سیستم‌ها اضافه می‌شود، شاهد افزایش ظاهری قدرت پردازش خواهید بود. اما متاسفانه این کامپیوترها به دلیل مشکلات ناشی از مداخلات الکتریکی نرخ خطای بسیار بالایی  دارند. رایانه کوانتومی رویکردی نوآورانه در محاسبات است که از اصول مکانیک کوانتومی (زبان بنیادی جهان) برای عبور از محدودیت‌های محاسبات کلاسیک بهره می‌برد.

تراشه‌ی کوانتومی Borealis مبتنی‌بر فوتونیک است و محدودیت‌های سرعت نور را ازمیان برمی‌دارد و ازطریق کیوبیت‌های مبتنی‌بر فوتون عمل می‌کند. محققان انتظار دارند راهکارهای محاسبات کوانتومی مبتنی‌بر فوتونیک درنهایت مؤثرترین روش را برای مقیاس‌سازی عملکرد رایانه‌های کوانتومی ارائه دهند. این امر عمدتاً به‌دلیل مزایای مالتی‌پلکس‌شدن دامنه و زمانی است که به جریان‌های داده‌های متعدد و مستقل اجازه می‌دهد تا هم‌زمان به‌عنوان سیگنال منفرد و پیچیده‌تر حرکت کنند. در محاسبات کوانتومی روندی موسوم به «تصحیح خطا» پیشرفتی بسیار مهم و حیاتی محسوب می‌شود؛ زیرا کوچک‌ترین اختلال و خطا در روند محاسبات، می‌تواند کل محاسبات را از بین ببرد. به زبان ساده، تصحیح خطا این امکان را برای کامپیوتر کوانتومی فراهم می‌کند که محاسبات پایدارتری انجام دهند. این پیشرفت از طریق غلبه ‌بر یک محدودیت اساسی کیوبیت‌ (عنصر اساسی ذخیره و پردازش داده در رایانش کوانتومی) حاصل می‌شود.

بازارهای ارتباطات کوانتومی و سنجش کوانتومی در حال حاضر کوچکتر از بازار محاسبات کوانتومی هستند، اما پیش بینی می شود تا سال 2030، می توانند 13 میلیارد دلار درآمد ایجاد کنند. محاسبات به وسیله پردازنده های کوانتومی، که در قسمت پایینی اند، انجام می شود. نتیجه این اطلاعات به وسیله سیم های موجود به خارج از محفظه منتقل می شود. دمای داخل محفظه به چیزی حدود منفی ۲۷۳ درجه سانتی گراد (۱۵ میلی کلوین) می رسد. در کنار این کامپیوتر، یک سیستم در دمای محیط، برای مدیریت و تبدیل اطلاعات به داده های قابل فهم ما وجود دارد.

شایان ذکر است که دولت ایالات متحده در سال 2022، 1.8 میلیارد دلار بودجه برای سرمایه گذاری در این مسیر اعلام کرد و تا انتهای سال کل سرمایه گذاری خود را به 3.7 میلیارد دلار رساند. یکی از حوزه‌هایی که از تلفیق کوانتوم و هوش مصنوعی بهره خواهد برد، پزشکی است. رایانه‌های کوانتومی می‌توانند شبیه‌سازی‌های پیچیده‌ای از مولکول‌ها و فرآیندهای زیستی انجام دهند و هوش مصنوعی می‌تواند با تحلیل این داده‌ها، درمان‌های دقیق‌تری برای بیماری‌های پیچیده مانند سرطان پیشنهاد کند. الگوریتم‌های کوانتومی توانایی دارند تا راه‌حل‌های بهینه‌تری برای مسائل پیچیده پیدا کنند. این به ویژه در زمینه‌هایی مانند تحلیل داده‌های بزرگ، بهینه‌سازی مسیرها و حل مسائل تصمیم‌گیری حیاتی است.

او که یک کارآفرین سریالی است، معتقد است که هوش مصنوعی به اندازه برق برای جامعه مخرب خواهد بود و اغلب در مورد پتانسیل فناوری های مخرب و AGI غوغا می کند. این ویژگی ها QPU ها را قادر می سازند تا با کاوش چندین راه حل به طور همزمان، مسائل بسیار پیچیده را بسیار سریعتر از کامپیوترهای کامپیوترهای کلاسیک حل کنند. به‌بیان ساده، به جای کار در دو یا سه بعد (طول، عرض و ارتفاع)، اطلاعات در فضایی با هزار بعد پخش می‌شوند. با این روش، امنیت به‌طور چشمگیری افزایش می‌یابد، زیرا درک و تصور چنین فضایی بسیار دشوار است. یافتن نزدیک‌ترین نقطه به C، با افزایش بُعد بسیار سخت می‌شود؛ حتی با قدرتمندترین کامپیوترها.

بااین‌حال تاریخچه‌ی محاسبات کوانتومی شاید به کمتر از یک دهه برسد؛ اما در همین زمان ‌کم، ایده و قدرتی انقلابی را نوید می‌دهد که می‌تواند پردازش‌های آینده را در کسری از ثانیه به انجام برساند. در حقیقت می‌توان گفت اختراع کامپیوتر کوانتومی جهشی عظیم در توانایی پردازش الگوریتم‌های بسیار سخت و پیچیده محسوب می‌شود. کامپیوترهای کوانتومی نشان دهنده یک رویکرد کاملاً جدید برای محاسبات هستند. آنها پتانسیل حل مسائل آماری بسیار پیچیده را دارند که فراتر از محدودیت های رایانه های امروزی است. محاسبات کوانتومی به تنهایی می‌تواند تا سال 2035 ارزشی نزدیک به 1.3 تریلیون دلار داشته باشد. سرمایه‌گذاران از انواع مختلف گروه ها آمادگی خود را برای سرمایه گذاری در این حوزه اعلام کرده اند، در این راستا سرمایه‌گذاران دولتی به تنهایی متعهد شده‌اند که 34 میلیارد دلار در این زمینه پرداخت کنند.

اگر بخش‌های عمومی روش دیفی-هلمن (مانند مقادیر عمومی رد و بدل شده در فرآیند تولید کلید) و پیام‌های رمزگذاری‌شده ذخیره شوند، ممکن است در آینده یک کامپیوتر کوانتومی با تحلیل این اطلاعات، کل فرآیند را بازسازی کند. این نوع رمزنگاری از الگوریتم‌هایی استفاده می‌کند که حتی در برابر قدرت پردازش کامپیوترهای کوانتومی نیز ایمن هستند. درحالی‌که IBM تمرکز خود را بر کاهش خطا و افزایش دقت در سیستم‌های کوانتومی گذاشته است، گوگل با معرفی پردازنده‌ی کوانتومی ویلو، گامی بزرگ در افزایش قدرت محاسباتی برداشته است. این تراشه به‌حدی قدرتمند است که مسئله‌ای را که یک ابرکامپیوتر برای حلش به بیش از ۱۰ سپتیلیون سال (بیشتر از عمر جهان) زمان نیاز دارد، در کمتر از پنج دقیقه انجام می‌دهد. تراشه‌ی ویلو با ۱۰۵ کیوبیت، با وجود کوچک‌تر بودن از تراشه‌های IBM، بهترین عملکرد را از خود نشان داده است. اواخر سال ۲۰۲۳، شرکت IBM از پردازنده‌ی کوانتومی جدیدی به نام Quantum Condor با ۱۱۲۱ کیوبیت رونمایی کرد.

در واقع انجام این کار به حل مسائل پیچیده در زمینه‌های شیمی، علم مواد و بهینه‌سازی کمک می‌کند و راه را برای طبقه‌بندی کارآمدتر باز می‌کند. داریو گیل، نماینده‌ی IBM، در گفت‌و‌گو با رسانه‌ی تک‌کرانچ اعلام کرد تصمیم این شرکت برای عمومی‌کردن نقشه‌ی راه پردازنده‌های کوانتومی تصمیمی حساب‌شده بود. داریو گیل درادامه اعلام کرد IBM در زمانی سریع توانسته به‌طور جدی وارد مرحله‌ی تولید پردازنده‌های کوانتومی پیشرفته شود. ظاهرا این پردازنده‌ کوانتومی IBM قرار است چیزی در بین ۱۰ تا ۵۰ کیوبیت منطقی (Logical Qubit) داشته باشد. IBM گفته است که سال آینده‌ی میلادی پردازنده‌ای کوانتومی با ۱۲۷ کیوبیت می‌سازد و در سال ۲۰۲۲،‌ پردازنده‌ی متشکل ‌از ۴۳۳ کیوبیت را به‌ مرحله‌ی تولید می‌رساند.

با در کنار هم قرار گرفتن همین ۰ و ۱ ها اطلاعات و پردازش ها انجام می شود. اما کامپیوتر کوانتومی با کیوبیت (qubit) یا همان بیت کوانتومی کار می کنند. هر کیوبیت عملا غیر از ۰ و ۱، همزمان می تواند هر دو مقدار را نیز داشته باشد. به زبان ساده یعنی یک ابزار متفاوت، با روشی متفاوت، محاسبه متفاوتی را انجام می دهد. در حالی که پیش‌بینی دقیق دشوار است، بسیاری از کارشناسان معتقدند که در دهه آینده، شاهد کاربردهای عملی محاسبات کوانتومی در تحلیل مالی خواهیم بود. ایجاد الگوریتم‌های کوانتومی مخصوص تحلیل تکنیکال، کاری پیچیده است که نیاز به تخصص در هر دو زمینه فیزیک کوانتومی و امور مالی دارد.

اما کارشناسان بر این باورند که کامپیوترهای کوانتومی به اندازه کافی قدرتمند هستند تا بتوانند حتی پیچیده ترین مولکول های بدن انسان را مدل کنند. این امکان را برای توسعه سریعتر داروهای جدید و درمانهای جدید و تحول آفرین باز می کند. به عبارتی دیگر، به‌ دلیل اینکه ایزوله کردن حقیقی سیستم‌های کوانتومی بسیار سخت و دشوار است، سیستم‌های تصحیح خطای محاسبات کوانتومی ایجاد شده‌اند. کیوبیت‌ها، بیت‌ دیجیتال داده نیستند؛ ازاین‌رو نمی‌توان از روش‌های متداول تصحیح خطا، از جمله روش افزونگی سه‌گانه استفاده کرد. ترکیب هوش مصنوعی و محاسبات کوانتومی می‌تواند پیشرفت‌های بزرگی در زمینه رباتیک و سیستم‌های خودکار ایجاد کند.

اما غیر از زمانبر بودن این عملیات، عبور از بسیاری از مسیر ها برای انسان پیاده غیر ممکن خواهد بود. پس از ساخت کامپیوتر های اولیه، انسان به قدرت محاسباتی بیشتری دسترسی پیدا کرد. با این امکانات توانایی دسترسی به نقاط بیشتر و سخت تر، با سرعت بیشتر را داریم. آینده تلفیق محاسبات کوانتوم و هوش مصنوعی نویددهنده تغییرات بزرگ در بسیاری از صنایع و حوزه‌ها است. پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهند که در دهه‌های آینده، ترکیب این دو فناوری می‌تواند باعث تحولات عظیمی در زمینه‌های مختلف شود. عصر محاسبات کوانتومی تازه آغاز شده است، و با آن، طلوع QPU ها به عنوان موتورهایی که مسابقه را به سمت AGI هدایت می کنند.

همانطور که گفتیم، کامپیوتر کوانتومی نسخه سریع تر کامپیتور های الان نیستند. برای دسترسی به سرعت بالا ابعاد این ترانزیستور ها کوچک و کوچک تر شده اند. کوچک تر شدن برای دسترسی به سرعت بیشتر در کامپیوتر های امروزی عملا غیر ممکن است. به همین دلیل دانشمندان به فکر تولید نوع جدیدی از پردازنده ها، یعنی پردازنده کوانتومی، افتاده اند. اریک لوسرو که سرویس محاسبات کوانتومی گوگل را اداره می‌کند، کیوبیت‌های منطقی را «کیوبیت‌های تمام‌عیار و همیشگی» می‌نامد.

در این مسیر چندین شرکت بزرگ محاسباتی قبلاً ارائه ابر کوانتومی خود را اعلام کرده اند. QPU ها صنایعی مانند لجستیک، تولید و مالی را متحول خواهند کرد، جایی که مشکلات بهینه سازی پیچیده - مانند تعیین کارآمدترین مسیرهای تحویل یا مدیریت پرتفوی های سرمایه گذاری گسترده - رایج است. QPU ها می توانند چندین متغیر را به طور همزمان ارزیابی کنند و آنها را بسیار کارآمدتر از رایانه های کلاسیک در یافتن راه حل های بهینه می کند. این QPUهای اولیه که به عنوان شناخته می شوند کوانتومی با مقیاس متوسط ​​پر سر و صدا  دستگاه های (NISQ)، با چالش هایی مانند نویز کوانتومی، میزان خطای بالا و محدود زمان انسجام کیوبیت. با این حال، تحقیقات در حال انجام QPU ها را پایدارتر و مقیاس پذیرتر می کند و زمینه را برای پذیرش گسترده تر فراهم می کند. کلید عمومی آدرس کیف پول شما است که دیگران از آن برای ارسال ارز دیجیتال استفاده می‌کنند.

بیشتر موفقیت‌های بزرگی که تا به امروز در حوزه کامپیوترهای کوانتومی کسب شده، در شرایط کنترل شده بدست آمده است؛ و یا از مسائلی که جواب آن‌ها را می‌دانیم استفاده شده است. در هر حالتی، دستیابی به برتری کوانتومی به این معنا نیست که کامپیوترهای کوانتومی واقعا قادر به انجام کار مفیدی باشند. اما اگر آن را بچرخانید، می‌تواند روی شیر بیفتد و یا می‌تواند روی خط بیفتد؛ اما تا جایی که سکه از چرخیدن متوقف شود، می‌تواند هم شیر و هم خط باشد. کیوبیت‌ها عدم قطعیت را در اختیار ما قرار می‌دهند و از این نظر باعث قدرتمند شدن کامپیوترهای کوانتومی شده‌اند. اکثر مردم با رایانه‌های کلاسیک آشنا هستند که از اعداد دودویی یا "بیت‌ها" تشکیل شده‌اند و می‌توانند به حالت‌های ۱ یا ۰ وجود داشته باشند. این رایانه‌ها از ماشین‌حساب‌های گرافیکی گرفته تا مراکز داده بزرگ را پشتیبانی کرده و تقریباً تمام نوآوری‌های دیجیتال نیم‌قرن گذشته را شکل داده‌اند.

اما در حوزه محاسبه کوانتومی، به این معناست که می‌توان با استفاده از خاصیت در هم‌تنیدگی اطلاعات را منتشر کرد، حتی اگر این اطلاعات شامل عدم قطعیت باشد. اگر بتوانید چند کیوبیت را به صورت رشته متصل به هم تبدیل کنید، می‌توانید مسائلی را حل کنید که بهترین کامپیوترهای معمولی میلیون‌ها سال زمان برای حل آن نیاز دارند. علاوه بر این، شبیه‌سازهای کوانتومی می‌توانند به ایجاد کاتالیزورهای جدید برای انجام فرآیندهای شیمیایی کمک کنند. چنین کاتالیست‌هایی را می‌توان در صنایع از جمله داروسازی و انرژی استفاده کرد. با بازسازی رفتار اتم‌ها و مولکول‌ها، شیمی‌دان‌ها یاد می‌گیرند که چگونه کاتالیزورهای بهتری برای افزایش سرعت واکنش‌ها و به حداقل رساندن انرژی مصرف شده برای آن تولید کنند.

از این نظر داده‌های ما بعد از بهره‌برداری از کامپیوترهای کوانتومی در معرض خطر افشا قرار خواهند گرفت. با معرفی کیوبیت‌های جدید، Willow آخرین گام در تلاش تیم هوش کوانتومی گوگل برای بهره‌برداری از تمام پتانسیل رایانه کوانتومی است. اکنون که با فعالیت‌های آزمایشگاهی گوگل آشنا شده‌اید، می‌توانید نقشه راه رایانه کوانتومی این شرکت را بررسی کنید و ببینید چگونه قصد دارد فناوری کوانتومی را از آزمایشگاه به کاربردهای مفید منتقل نماید. عملکرد کیوبیت‌های ابررسانا نیازمند نگهداری آن‌ها در دماهای بسیار پایین‌تر از دماهای محیطی است. برای رسیدن به این شرایط فوق‌سرد و تاریک، به تجهیزاتی خاص به نام یخچال رقیق‌سازی نیاز است.

انجام این کار در شبکه‌ی هزاربعدی بسیار مشکل خواهد بود، مگرآن‌که مجموعه‌ی خوبی از بردارها در دسترس باشند، که گیرنده به‌ آن دسترسی دارد. بنابراین، گیرنده به‌راحتی پیام را می‌خواند، اما افراد دیگر از عهده‌ی خواندن پیام برنمی‌آیند. هر فرد شبکه‌ی خود را به‌صورت عمومی با مجموعه‌ای از بردارهای پیچیده منتشر می‌کند. به این ترتیب، اگرچه دیگران می‌توانند شکل کلی شبکه را مشاهده کنند، اما به‌دلیل پیچیدگی این بردارها، دسترسی به اطلاعات اصلی شبکه یا کلید خصوصی فرد امکان‌پذیر نخواهد بود. NIST در ۵ جولای سال ۲۰۲۲، چهار الگوریتم را برای استاندارد رمزنگاری پساکوانتومی انتخاب کرد؛ ازجمله الگوریتم‌ رمزنگاری کلید عمومی CRYSTALS-Kyber و سه الگوریتم‌ امضای دیجیتال CRYSTALS-Dilithium و FALCON و +SPHINCS. سه الگوریتم اول براساس ریاضیات شبکه‌ای کار می‌کنند که در ادامه به توضیح آن می‌پردازیم.

به طور مثال می‌توان به کشف مواد جدید برای ساخت باتری خودروهای الکتریکی، تولید داروهای بهتر و ارزان‌تر، و یا ساخت پنل‌های خورشیدی بسیار پیشرفته اشاره کرد. همچنین دانشمندان امیدوار هستند که با استفاده از شبیه‌سازی کوانتومی بتوانند درمانی برای بیماری آلزایمر کشف کنند. این ویژگی کامپیوترهای کوانتومی بیشتر شبیه این است که انگشت خود را میان صفحات کتاب «ماجراجویی خود را انتخاب کنید» نگه دارید. اگر در میان راه، کاراکتر انتخابی شما از بین رفت، می‌توانید به جای اینکه دوباره به ابتدای کتاب برگردید و مسیر جدیدی را در پیش بگیرید، مستقیما مسیر دیگری را برای ماجراجویی انتخاب کنید. طبقگفته‌ی داریو گیل، فلسفه‌ی دیگری هم می‌توان برای دستیابی به هدف یادشده مطرح کرد. اومی‌گوید در روش دوم از خود می‌پرسیم «امروز چه کاری می‌توانیم انجام دهیم؟» تا تمامی توانایی‌هایمان را شناسایی کنیم.

این مدار پایه اجازه می‌دهد تا عملیات کوانتومی با استفاده از تعداد کیوبیت‌های مختلف انجام شود. جنبه‌ی برنامه‌ریزی‌پذیر دورازه‌های کوانتومی Borealis از معماری FPGA بهره می‌برد که می‌توان آن را براساس نیاز دوباره پیکربندی کرد. همچنین، محققان مطمئن شدند که راهکارهای محاسبه‌شده برای GBS باید ازنظر این‌ نیز بررسی شوند که مزیت کوانتومی ارائه می‌دهند یا خیر. کامپیوترهای کنونی اطلاعات را به‌صورت بیتِ یک یا صفر (روشن/خاموش) ذخیره می‌کنند و محاسبات را با استفاده از اجزای کوچک پردازش الکترونیکی داده موسوم به «ترانزیستور» انجام می‌دهند. در مقابل، کامپیوترهای کوانتومی با تکیه بر کیوبیت‌ها می‌توانند ترکیبی از یک و صفر را به ‌لطف پدیده فیزیک کوانتومی برهم‌نهی، به‌صورت هم‌زمان ذخیره کنند. افزون‌براین، کیوبیت‌ها می‌توانند با درهم‌تنیدگی (یکی دیگر از پدیده‌های فیزیک کوانتوم) با یکدیگر پیوند ایجاد کنند.

با استناد به نقشه‌ی راه IBM، این شرکت در نظر دارد تراشه‌ی Eagle مجهز به ۱۲۷ کیوبیت را در سال آینده‌ی میلادی و پردازنده‌ی Osprey با ۴۳۳ کیوبیت را در سال ۲۰۲۲ آماده‌ی استفاده کند. این در حالی است که قوی‌ترین کامپیوتر کوانتومی آن‌ها موسوم به Hummingbird در حال حاضر از ۶۵ کیوبیت بهره می‌گیرد. گفته می‌شود شرکت یادشده در سال ۲۰۲۳ تراشه‌ی کُندور (Condor) را عملیاتی می‌کند که در بطن خود ۱۱۱۲ کیوبیت جای داده است و نقطه‌ی عطفی در مفیدتر کردن الگوریتم‌های محاسبات کوانتومی محسوب می‌شود. به عنوان مثال، شرکت‌هایی مانند فولکس‌واگن و IBM در حال بررسی استفاده از فناوری کوانتومی برای انقلاب در فناوری باتری‌ها هستند. کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند عملکرد تاریخی یک معامله‌گر و شرایط بازار را تحلیل کرده و شاخص‌های تکنیکال شخصی‌سازی شده‌ای متناسب با سبک معاملاتی و تحمل ریسک خاص آن‌ها ایجاد کنند.

قانون ابتکار کوانتومی ملی ایالات متحده که در سال ۲۰۱۸ تصویب شد، ۱.۲ میلیارد دلار برای تحقیق و توسعه کوانتومی در دهه آینده تخصیص داده است. این رقابت جهانی نشان‌دهنده پتانسیل محاسبات کوانتومی برای بازتعریف قدرت و رهبری فناوری در جهان است. در این میان، رمزنگاری مبتنی بر شبکه‌ یکی از امیدوارکننده‌ترین راه‌حل‌ها برای مقابله با تهدیدها است. این روش با افزودن نویز ریاضیاتی، حتی قوی‌ترین کامپیوترهای کوانتومی را سردرگم و حل مسائل را برای آن‌ها به چالشی غیرممکن تبدیل می‌کند؛ گویی معمایی پیچیده پیش رویشان قرار گرفته است که راه‌حلی برای آن وجود ندارد. الگوریتم شور می‌تواند فاکتورگیری اعداد بزرگ را به‌سرعت انجام دهد؛ یعنی هر عدد بزرگی را در یک چشم بر هم زدن، به عوامل اولش تجزیه کند.

این شرکت در پی خلق فناوری ویژه‌ای است تا بتواند با استفاده از آن، بین چند عدد از آن‌ها ارتباط برقرار کند تا سیستمی شبیه به معماری‌های چندهسته‌ای به‌کاررفته در تراشه‌های کلاسیک ایجاد شود. سنجش کوانتومی امکان اندازه گیری دقیق تری را نسبت به قبل فراهم می کند، از جمله خواص فیزیکی مانند دما، میدان های مغناطیسی و چرخش. به‌علاوه، زمانی که حسگرهای کوانتومی بهینه‌سازی شدند و اندازه آنها کاهش یافت، می‌توانند داده‌هایی را که نمی‌توانند توسط حسگرهای فعلی ضبط شوند، اندازه‌گیری کنند. همانطور که این قابلیت ها همگام با قدرت محاسباتی کوانتومی توسعه می یابند، موارد استفاده افزایش می یابد. اما برخی از کسب و کارها قبل از آن شروع به استخراج ارزش از کوانتوم خواهند کرد و در ابتدا، مشاغل خدمات کوانتومی را از طریق ابر دریافت خواهند کرد.

حال اگر از فضای دوبعدی به فضای سه‌بعدی برویم، مسئله بسیار سخت‌تر خواهد شد. بنابراین، وقتی نقطه‌ای از شبکه را پیدا می‌کنید که به نقطه‌ی هدف یا همان نقطه‌ی C نزدیک است، باید نقطه‌های دیگرِ شبکه را که در نزدیکی آن قرار دارند نیز بررسی کنید. با انجام این کار مطمئن می‌شوید نقطه‌ای که پیدا کرده‌اید، واقعا نزدیک‌ترین نقطه به هدف است. بااین‌حال، به‌روزرسانی سیستم‌های بلاک‌چین، به‌ویژه بیت‌کوین، فرآیند ساده‌ای نیست. برای تغییر کلیدهای رمزنگاری، تمام گره‌های شبکه باید این تغییرات را بپذیرند. در بیت‌کوین، کاربران باید کلیدهای جدید را فعال کنند و این کار تنها با امضای کلیدهای قدیمی ممکن است.

Borealis Xanadu به حوزه‌ی فوتونیک مرتبط است؛ حوزه‌ای که در محاسبات کاربرد دارد. این فرایندی است که براساس مقاله‌ی منتشرشده در Nature، برای انجامش با استفاده از جدیدترین الگوریتم‌ها و قدرتمندترین اَبَررایانه‌ها به ۹۰۰۰ سال زمان نیاز است. این ویژگی همان مزیت کوانتومی است که تیم سازنده‌ی Borealis به آن افتخار می‌کند. نمونه‌ برداری بوزون گاوسی (GBS) فرایندی است که در ان فوتون‌ها در حالت گاوسی بسیار درهم‌تنیده اندازه‌گیری می‌شوند و رویکردی پیشرو برای ارائه‌ی مزیت‌های رایانش کوانتومی است. به‌گزارش Tomshardware، واحد اصلی محاسبات کوانتومی موسوم به کیوبیت می‌تواند هم‌زمان ۰ و ۱ را نشان دهد. محاسبات کوانتومی سال‌ها در انحصار دانشمندان و در شرایط آزمایشگاهی در حال توسعه بوده است؛ اما پیشرفت‌های جدید، این فناوری انقلابی را به سمت کاربردهای عملی سوق می‌دهد.

ذخیره نام، ایمیل و وبسایت من در مرورگر برای زمانی که دوباره دیدگاهی می‌نویسم. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد اینکه چرا رسیدن به AGI بسیار مهم است، خوانندگان باید با نظرات من در مورد چگونگی آشنا شوند AGI با سود بشریت. رئیس‌جمهور ایالات متحده، دونالد ترامپ، عفو کامل به روس اولبریخت، خالق بازار مشهوری در شبکه تور یعنی سیلیک رود، اعطا... اکنون به نحوه عملکرد QPU ها، وضعیت فعلی توسعه آنها و تأثیرات آتی آنها در بخش های مختلف خواهیم پرداخت.

در حال حاضر، ابرکامپیوترها تنها می‌توانند مولکول‌های بسیار ساده را آنالیز کنند. اما کامپیوترهای کوانتومی از همان ویژگی‌های کوانتومی استفاده می‌کنند که مولکول‌ها در حال شبیه‌سازی آن هستند. محققان پیش‌بینی می‌کنند که در مواجهه با شبیه‌سازی پیچیده‌ترین واکنش‌ها، این کامپیوترها مشکلی نخواهند داشت. مکانیک کوانتومی پایه علم فیزیک شناخته می‌شود و فیزیک، زمینه علم شیمی و به این ترتیب شیمی زمینه زیست‌شناسی محسوب می‌شود. تا به امروز دانشمندان برای شبیه‌سازی دقیق  مسائل به روش بهتری برای محاسبه نیاز داشتند تا بتوانند به مشکل عدم قطعیت این گونه مسائل رسیدگی کنند.

کیوبیت‌ها (بیت‌های کوانتومی) واحدهای بنیادی پردازش به روش کوانتومی هستند که می‌توانند به طور هم‌زمان در چندین حالت وجود داشته باشند. این جریان اطلاعات امکان پردازش موازی مقادیر زیادی از داده‌ها را فراهم می‌کند. ویژگی‌های فیزیک کوانتمی به کامپیوترهای کوانتومی این امکان را می‌دهد تا مسائل پیچیده را بسیار سریع‌تر از کامپیوترهای کلاسیک حل کنند. امروزه کسب‌وکارها از اعداد اول بزرگ و پیچیده به‌عنوان مبنای تلاش‌های خود برای رمزگذاری استفاده می‌کنند، اعدادی که برای رایانه‌های کلاسیک بسیار بزرگ بوده و قابل پردازش نیستند. محاسبات کوانتومی می‌تواند از الگوریتم‌هایی برای حل آسان این اعداد اول پیچیده استفاده کند، فرآیندی که به آن تجزیه به عوامل اول می‌گویند. هنگامی که رایانه‌های کوانتومی به اندازه کافی پیشرفت کنند، فناوری‌های رمزگذاری کوانتومی جدید برای محافظت از خدمات آنلاین مورد نیاز خواهند بود.

دست‌آوردهایی از جمله سیستم خنک‌کننده قوی‌تر، تراشه‌های پیشرفته‌تر، افزایش ظرفیت پردازش، پیشرفت در فرایند تصحیح خطا و... یادآوری می‌کنند که شاید تا عمومی شدن این نوع کامپیوتر در صنایع و تجارت‌های خاص، کم‌تر از یک دهه فاصله داشته باشیم. یکی از بزرگترین مزایای رایانه‌های کوانتومی، توانایی آنها در حل مسائل پیچیده در زمان کوتاه‌تر نسبت به رایانه‌های کلاسیک است. این امر در زمینه هوش مصنوعی به معنای آموزش سریع‌تر و کارآمدتر مدل‌های پیچیده است. واحدهای پردازش کوانتومی (QPU) قرار است آینده محاسباتی را بازتعریف کنند و راه حل هایی را برای مشکلاتی ارائه دهند که قبلاً توسط سیستم های کلاسیک غیرقابل حل بودند. همانطور که QPU ها تکامل می یابند، بر صنایع مختلف از داروسازی تا امور مالی، از هوش مصنوعی تا علم آب و هوا تأثیر خواهند گذاشت.

شرکت IBM که در سال‌های اخیر در زمینه کامپیوتر‌های کوانتومی فعالیت‌های گسترده‌ای داشته است، اخیراً از جدیدترین تراشه کوانتومی خود رونمایی کرده. طبق گفته دانشمندان این کامپیوتر به‌ اندازه‌ای قدرتمند است که در تحقیقات علمی در سطوح بالا استفاده می‌شود. موفقیت این دستگاه نتیجه بهبودهای چشمگیر در سخت‌افزار و نرم‌افزار سیستم‌های کوانتومی این شرکت است. این کامپیوترها بیشتر مورد استفاده دانشگاهیان و کسب‌وکارها قرار خواهد گرفت، که به احتمال زیاد از راه دور به آن دسترسی خواهند داشت. شما می‌توانید از طریق وب سایت IBM از کامپیوتر کوانتومی این شرکت استفاده کنید و حتی با آن کارت بازی کنید.