کامپیوترها در آینده قادر به انجام چه کار عجیب میشوند؟ +تصویر
تاریخ انتشار: ۹ آذر ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۹۱۹۵۵۵۱
مزایای کوانتوم، نقطه عطفی است که حوزه محاسبات کوانتومی به شدت برروی آن کار میکند. در آینده یک کامپیوتر کوانتومی قادر خواهد بود تا مسائلی را حل کند که فراتر از توان قویترین کامپیوترهای غیرکوانتومی و کلاسیک است.
کوانتوم به مقیاس اتمها و مولکولها برمیگردد؛ جایی که در آن قوانین فیزیکی که آنها را تجربه کردهایم، شکسته شده و مجموعهای متفاوت از قوانین غیرمعمول اعمال میشوند.
بیشتر بخوانید:
اخباری که در وبسایت منتشر نمیشوند!
برخی از انواع مشکلات هستند که حل آنها برای کامپیوترهای کلاسیک عملی نیست؛ مشکلاتی مثل شکستن الگوریتمهای رمزگذاری پیشرفته. اما تحقیقات انجام شده در دهههای اخیر نشان دادهاند که کامپیوترهای کوانتومی قادرند تا برخی از این مشکلات را حل کنند.
در صورتی که یک کامپیوتر کوانتومی ساخته شود که در واقع یکی از این مشکلات را حل کند، در آنجاست که مزایای کوانتوم را مشاهده خواهیم کرد.
من یک فیزیکدان هستم که درباره پردازش اطلاعات کوانتومی و کنترل سیستمهای کوانتومی تحقیق و مطالعه میکنم و معتقدم که این مرز نوآوری علمی و فناوری، نه تنها نویدبخش پیشرفتهای پیشگامانه در انجام محاسبات است، بلکه افزایش گستردهتر فناوری کوانتومی مثل پیشرفتهای قابل توجه در رمزنگاری کوانتومی و سنجش کوانتومی را نشان خواهد داد.
منبع قدرت محاسبات کوانتومیمرکز محاسبات کوانتومی، بیت کوانتوم یا کیوبیت است. برخلاف بیتهای کلاسیک که تنها در حالت صفر یا یک هستند، یک کیوبیت میتواند در هر حالتی از ترکیب صفر و یک باشد؛ یعنی نه فقط ۱ و نه فقط صفر که تحت عنوان برهم نهی کوانتومی شناخته میشود. با هر کیوبیت اضافی، تعداد حالتهایی که میتوان با کیوبیتها نشان داد، دوبرابر میشود. این ویژگی معمولا با منبع قدرت محاسبات کوانتومی اشتباه گرفته میشود و در عوض به یک فعل و انفعال پیچیده از برهم نهی، تداخل و درهم تنیدگی ختم میشود.
این تداخل در حقیقت شامل دستکاری کیوبیتها به نحوی است که حالتهای آنها در طول محاسبات به شکل سازندهای با هم ترکیب شوند تا راهحلهای صحیح تقویت شده و تداخل مخرب پاسخهای اشتباه سرکوب گردند. تداخل سازنده زمانی اتفاق میافتد که قلههای دو موج (مثل امواج صوتی یا امواج اقیانوس) برای ایجاد یک قله بلندتر با هم ترکیب میشوند و تداخل مخرب هنگامی رخ میدهد که یک اوج و یک فرورفتگی موج با هم ترکیب شده و یکدیگر را خنثی کنند.
الگوریتمهای کوانتومی که ابداعشان کم و دشوار است، دنبالهای از الگوهای تداخلی را تنظیم میکند که پاسخهای صحیح برای حل مشکل را ارائه میدهند.
درهم تنیدگی یک همبستگی کوانتومی منحصر به فرد بین کیوبیتها ایجاد میکند که وضعیت یکی را نمیتوان مستقل از بقیه توصیف کرد، بدون آنکه بخواهیم درنظر داشته باشیم که کیوبیتها چقدر از یکدیگر فاصله دارند. این دقیقا همان چیزی است که آلبرت اینشتین آن را تحتعنوان "اقدام شبحآور از راه دور" رد کرد.
رفتار جمعی درهم تنیدگی که از طریق یک کامپیوتر کوانتومی تنظیم شده، سرعت محاسباتی را به نحوی افزایش میدهد که این امکان برای کامپیوترهای کلاسیک مقدور نیست.
کاربردهای محاسبات کوانتومیمحاسبات کوانتومی، طیف وسیعی از کاربردهای بالقوه را در بر میگیرند که باعث میشوند تا عملکردی به مراتب بهتر از کامپیوترهای کلاسیک داشته باشند. از نظر رمزنگاری، کامپیوترهای کوانتومی به منزله یک فرصت و یک چالش هستند که معروفترین آن توانایی این محاسبات دررمزگشایی الگوریتمهای رمزگذاری فعلی مثل طرح RSA است.
یکی از پیامدهای این امر این است که پروتکلهای رمزگذاری امروزی، به مهندسی مجدد نیاز دارند تا در برابر حملات کوانتومی آینده مقاوم باشند و این شناخت منجر به حوزه رو به رشد رمزنگاری پس کوانتومی میشود.
اخیرا موسسه ملی استاندارد و فناوری، بعد از یک فرآیند طولانی، چهار الگوریتم مقاوم در برابر کوانتومی را انتخاب و فرآیند آمادهسازی آنها را آغاز کرده تا سازمانهایی از سراسر جهان بتوانند در فناوری رمزگذاری از آنها بهره ببرند.
به علاوه محاسبات کوانتومی میتوانند به طرز چشمگیری سرعت شبیهسازی کوانتومی را افزایش دهند: توانایی پیشبینی نتیجه آزمایشهایی که در قلمرو کوانتومی عمل میکنند. ریچارد فاینمن، فیزیکدان مشهور، بیش از چهل سال پیش این شرایط را تصور کرده بود.
شبیهسازیهای کوانتومی، پتانسیل پیشرفتهای قابل توجهی را در علومی مثل شیمی و مواد ارائه داده و در حوزههایی مثل مدلسازی پیچیده ساختارهای مولکولی در راستای کشف دارو و یا امکان کشف و تولید مواد با خواص جدید کمک حال خواهند بود. دیگر کاربرد فناوری اطلاعات کوانتومی، در زمینه سنجش کوانتومی است: تشخیص و اندازهگیری خواص فیزیکیای از جمله انرژی الکترومغناطیس، گرانش، فشار و دما با حساسیت و دقتی به مراتب بالاتر از ابزارهای غیرکوانتومی.
سنجش کوانتومی کاربردهای فراوانی در زمینههای مختلفی مثل پایش محیطی، اکتشافات زمینشناسی، تصویربرداری پزشکی و نظارت دارد. ابتکاراتی مثل توسعه اینترنت کوانتومی که کامپیوترهای کوانتومی را به یکدیگر متصل میکند، گامهای بزرگی را در راستای ایجاد پلی ارتباطی بین دنیای محاسبات کوانتومی و کلاسیک برمیدارد.
این شبکه را میتوان با بهرهگیری از پروتکلهای رمزنگاری کوانتومی از جمله توزیع کلید کوانتومی ایمن کرد. توزیع کلید کوانتومی، برای کانالهای ارتباطی امن این امکان را فراهم میکند که در برابر حملات محاسباتی ایمن بمانند (مواردی که در آنها از رایانههای کوانتومی استفاده میشود.)
به رغم مجموعه کاربردی روبه رشد برای محاسبات کوانتومی، توسعه الگوریتمهای جدیدی که از مزیت کوانتومی به شکل کامل بهره میبرند (به ویژه در یادگیری ماشینی)، همچنان یک حوزه حیاتی از تحقیقات در جریان به شمار میرود.
منسجم ماندن و غلبه بر اشتباهاتحوزه محاسبات کوانتومی با موانع قابل توجهی در رشد و توسعه سختافزاری و نرمافزاری مواجه است. کامپیوترهای کوانتومی به شدت در برابر هر نوع تعامل ناخواسته با محیطشان حساس هستند و این منجر به پدیده ناپیوستگی و عدم انسجام خواهد شد. جایی که در آن کیوبیتها به سرعت به حالت صفر یا یک و حالت بیتهای کلاسیک تنزل پیدا میکنند.
ساخت سیستمهای محاسباتی کوانتومی در مقیاس بزرگ که قادر به تحقق وعدههای افزایش سرعت کوانتومی باشند، نیازمند غلبه بر عدم پیوستگی است و کلید کار در توسعه روشهای موثر در راستای سرکوب و تصحیح خطاهای کوانتومی خواهد بود. این دقیقا همان حوزهای است که تحقیقات من برروی آن متمرکز است.
در جریان این چالشها، استارتآپهای نرمافزاری و سختافزاری کوانتومی متعددی در کنار برندهای قدیمی و تثبیت شده در صنعت تکنولوژی مثل گوگل وIBM وارد عمل شدهاند.
تمایل به این صنعت همراه با سرمایهگذاری قابل توجه از سوی دولتها درسراسر دنیا، بر شناخت جمعی از پتانسیل تحول آفرین فناوری کوانتومی تاکید دارد که این ابتکارات یک اکوسیستم غنی را تقویت خواهد کرد که در آن دانشگاه و صنعت با یکدیگر همکاری کرده و پیشرفت در این زمینه را سرعت میبخشند.
مشاهده مزایای کوانتومیمحاسبات کوانتومی شاید روزی به اندازه معرفی هوش مصنوعی تبدیل به یک مولد مخرب شود ولی در حال حاضر توسعه فناوری محاسبات کوانتومی در مقطعی حیاتی قرار دارد. از یک سو، این رشته قبلا نشانههای ابتدایی دستیابی به یک مزیت کوانتومی تخصصی را نشان داده. محققین در گوگل و بعد از آن تیمی از محققان در چین، مزایای کوانتومی در تولید لیستی از اعداد تصادفی با ویژگیهای خاص را به نمایش گذاشتند. تیم تحقیقاتی من هم سرعت کوانتومی را برای یک بازی حدس اعداد تصادفی به نمایش گذاشت.
از سوی دیگر، در صورتی که نتایج علمی در کوتاه مدت محقق نشود، خطر ملموسی برای ورود به "زمستان کوانتومی" وجود خواهد داشت که دوره ای از کاهش سرمایهگذاری خواهد بود.
در حالی که صنعت فناوری در تلاش برای ارائه مزیتهای کوانتومی در محصولات و خدمات در مدت زمان کوتاه است، تحقیقات آکادمیک همچنان تمرکزش را برروی بررسی اصول اساسی زیربنای این علم و فناوری جدید قرار داده است.
این تحقیقات بنیادی مستمر که توسط دانشجویان جدید، مشتاق و باهوش انجام میشود، تضمین میکند که سیر پیشرفت در این مسیر در جریان خواهد بود.
منبع: خرداد
کلیدواژه: کامپیوترهای کوانتومی محاسبات کوانتومی کیوبیت ها
درخواست حذف خبر:
«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را بهطور اتوماتیک از وبسایت www.khordad.news دریافت کردهاست، لذا منبع این خبر، وبسایت «خرداد» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۹۱۹۵۵۵۱ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتیکه در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.
با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.
خبر بعدی:
آینده ارزهای دیجیتال: چگونه بلاکچین صنایع مختلف را متحول میکند؟
مقدمهفناوری بلاکچین، که اولین بار به عنوان زیربنای بیت کوین، نخستین ارز دیجیتال، مطرح شد، اکنون به عنصری تاثیرگذار فراتر از حوزه مالی تبدیل شده است. این فناوری انقلابی نه تنها دیدگاهها درباره پول و پرداختها را دگرگون کرده، بلکه تواناییهای خود را در صنایع گوناگونی نظیر بهداشت و درمان، تولید، حملونقل، و زنجیره تأمین نشان داده است. بلاکچین با ایجاد دفترهای کل توزیعشده و غیرمتمرکز، امکان ثبت و نگهداری اطلاعات بدون نیاز به نهاد مرکزی یا واسطهها را فراهم آورده است.
این فناوری به شفافسازی فرایندها کمک شایانی میکند زیرا هر تراکنش یا داده ثبت شده در بلاکچین برای همه شرکتکنندگان قابل مشاهده و قابل ردیابی است. این ویژگی، تقلب و دستکاری اطلاعات را به شدت دشوار میسازد و از این رو به کاهش فساد و تقلب در سیستمهای مالی و اداری کمک میکند. علاوه بر این، بلاکچین از طریق خودکارسازی فرآیندها به واسطه قراردادهای هوشمند، که شرایط قراردادها را بر اساس کدنویسی اجرا میکنند، به افزایش کارایی و کاهش زمان و هزینههای مرتبط با معاملات کمک میکند.
این تواناییها بلاکچین را به یک ابزار قدرتمند در تحول دیجیتالی بسیاری از صنایع تبدیل کردهاند و این تکنولوژی همچنان در حال پیدا کردن راههای جدید برای تحول و بهبود عملکردها در سراسر جهان است. این تحولات نه تنها باعث بهبود دقت و کارآمدی میشوند، بلکه از طریق دموکراتیزه کردن دسترسی به اطلاعات و فرآیندها، عدالت و برابری بیشتری را در دسترس قرار میدهند.
بخش اول: تأثیر بلاکچین بر صنعت مالیبلاکچین به عنوان یک فناوری انقلابی، ساختار صنعت مالی را به طور گستردهای دگرگون کرده است. این فناوری از یک دفتر کل توزیعشده استفاده میکند که تراکنشها را به صورت غیرمتمرکز ثبت میکند، به این معنی که دادهها در چندین نقطه ذخیره میشوند و نه تنها در یک مکان مرکزی. این رویکرد نه تنها امنیت دادهها را به شدت افزایش میدهد، بلکه مقاومت بالایی در برابر تغییرات غیرمجاز و دستکاریها ایجاد میکند. هر تراکنش قبل از ثبت نهایی باید توسط شبکه تأیید شود، که این فرآیند تأیید تضمین میکند تمامی اطلاعات دقیق و قابل اعتماد هستند.
ارز دیجیتال بیت کوین و ارز دیجیتال اتریوم، که بر پایه بلاکچین ساخته شدهاند، نه تنها فرصتهای جدیدی برای سرمایهگذاری ارائه دادهاند بلکه تحولات قابل توجهی در نحوه انجام معاملات مالی به وجود آوردهاند. این ارزها نیاز به واسطههای مالی سنتی مانند بانکها را از بین بردهاند، که این امر به کاهش قابل توجه هزینههای تراکنش و افزایش دسترسی به خدمات مالی کمک کرده است. به علاوه، سرعت تراکنشها به طور قابل ملاحظهای افزایش یافته، زیرا تراکنشها میتوانند تقریباً در زمان واقعی انجام شوند.
از سوی دیگر، تتر، که یکی از معروفترین استیبل کوینها است، به عنوان پلی بین ارزهای دیجیتال و ارزهای سنتی عمل میکند. تتر با ارزشی ثابت که معمولاً به دلار آمریکا متصل است، نوسانات قیمتی که اغلب در سایر ارزهای دیجیتال دیده میشود را کاهش داده و استحکام بیشتری به معاملات مالی میبخشد. این ویژگی آن را به ابزاری مطلوب برای معاملهگران و سرمایهگذارانی تبدیل کرده که به دنبال پایداری در سرمایهگذاریهای خود هستند، در حالی که همچنان از مزایای بلاکچین بهره میبرند.
در نتیجه، بلاکچین نه تنها نحوه انجام معاملات مالی را تغییر داده است بلکه به پایه و اساسی برای نوآوریهای آتی در این عرصه تبدیل شده است. این فناوری در حال حاضر به عنوان یکی از مهمترین پیشرانهای تغییر در دیجیتالیسازی خدمات مالی به شمار میرود و انتظار میرود که تأثیرات آن در آینده بیش از پیش آشکار شود.
همچنین بخوانید: نوسانات نهفته: تأثیر هاوینگ بیت کوین بر قیمت لایت کوین و ریپل
بخش دوم: تحولات بلاکچین در صنایع دیگرعلاوه بر صنعت مالی، بلاکچین در صنایع دیگر نیز انقلابی ایجاد کرده است:
بهداشت و درمانبلاکچین با ایجاد دفاتر کل توزیعشده، امکان ثبت و محافظت از دادههای پزشکی را در محیطی امن فراهم میکند. این سیستم بهگونهای طراحی شده که تغییر یا دسترسی به اطلاعات تنها با تأیید شبکه امکانپذیر است، که امنیت و حریم خصوصی بیماران را تضمین میکند. استفاده از بلاکچین به پزشکان اجازه میدهد تا به سرعت و به طور مؤثر به سوابق بیماران دسترسی پیدا کنند، بهبود کیفیت مراقبتهای درمانی و کاهش هزینههای مدیریت دادهها.
زنجیره تأمینبلاکچین به شرکتها امکان میدهد که با استفاده از دفتر کل توزیعشدهای که هر مرحله از تولید تا توزیع محصولات را به صورت دیجیتالی ثبت و ردیابی میکند، فرآیند زنجیره تأمین خود را شفافتر و قابل نظارتتر کنند. این تکنولوژی با ایجاد یک سیستم ردیابی غیرقابل تغییر، امکان تقلب و دستکاری در اطلاعات را به شدت کاهش میدهد، زیرا هر گونه تغییر در دادههای ثبت شده نیازمند تأیید کل شبکه است.
از طرفی، این سیستم ردیابی مستمر و دقیق تمامی جنبههای زنجیره تأمین—از مواد اولیه تا محصول نهایی—به شرکتها کمک میکند تا با دقت بیشتری نظارت داشته باشند و در نتیجه، کارایی عملیاتی خود را افزایش دهند. این امر به کاهش هزینههای تولید، مدیریت زمان بهینهتر و ارتقاء کیفیت محصولات کمک میکند. به علاوه، شفافیت ایجاد شده توسط بلاکچین اعتماد مصرفکنندگان را افزایش میدهد، زیرا آنها قادر خواهند بود تاریخچه کامل محصولاتی که خریداری میکنند را مشاهده کنند و اطمینان حاصل کنند که محصولات به صورت اخلاقی و بدون استفاده از کار اجباری یا در شرایط نامناسب تولید شدهاند.
املاک و مستغلاتبلاکچین تسهیلاتی برای انجام معاملات املاک با کارمزد پایینتر و بدون نیاز به واسطههای سنتی مانند دفاتر اسناد رسمی فراهم آورده است. این امر موجب شده تا فرآیندهای مربوط به خرید و فروش املاک سریعتر و شفافتر از پیش انجام پذیرد.
بخش سوم: چالشها و موانععلیرغم مزایای فراوان، استفاده از بلاکچین و ارزهای دیجیتال با چالشهایی نیز همراه است:
چالشهای قانونی و تنظیمیوضعیت نظارتی و قانونی در زمینه بلاکچین و ارزهای دیجیتال در بسیاری از کشورها هنوز در حال توسعه است. به دلیل فناوری نوظهور بودن بلاکچین و سرعت تحولات در این حوزه، بسیاری از دولتها تا به حال نتوانستهاند قوانین جامع و کاملی را برای مدیریت و نظارت بر این فناوریها تدوین کنند. این خلأ قانونی میتواند مشکلات متعددی را به همراه داشته باشد.
بیشتر بخوانید: کاهش هزینهها و افزایش سود: فواید معاملات کریپتویی بدون کارمزد
نبود چارچوبهای قانونی مشخص و روشن، موجب ایجاد نااطمینانیهای حقوقی میشود. سرمایهگذاران و کاربران ممکن است نتوانند حقوق و مسؤولیتهای خود را در قبال استفاده یا سرمایهگذاری در ارزهای دیجیتال و دیگر کاربردهای بلاکچین به درستی درک کنند، که این مسئله میتواند به اختلافات حقوقی و دعاوی قضایی منجر شود.
علاوه بر این، فقدان قوانین ممکن است برای فعالیتهای مجرمانه مانند پولشویی و تأمین مالی تروریسم، محیطی مطلوب فراهم آورد، زیرا این فناوریها بر پایه ناشناس ماندن و غیرمتمرکز بودن شکل گرفتهاند. بنابراین، بسیاری از کشورها در تلاش هستند تا قوانین را به روز رسانی کنند تا هم مزایای بلاکچین و ارزهای دیجیتال حفظ شوند و هم اطمینان حاصل شود که این فناوریها به صورت قانونی و امن مورد استفاده قرار میگیرند.
مسائل امنیتیبلاکچین به دلیل استفاده از رمزنگاری پیشرفته و دفتر کل توزیعشده خود به عنوان یکی از امنترین فناوریهای موجود شناخته میشود. با این حال، مانند هر سیستم دیگری، بلاکچین نیز کاملاً در برابر حملات سایبری نفوذ ناپذیر نیست. این آسیبپذیریها به ویژه میتواند در صرافیهای ارز دیجیتال که به عنوان نقطه تبادل ارزهای دیجیتال و سایر داراییها عمل میکنند، نمایان شود.
صرافیهای ارز دیجیتال به دلیل حجم بالای تراکنشها و نگهداری کلیدهای خصوصی کاربران در سیستمهای مرکزی، هدف اصلی حملات هکرها هستند. حملات سایبری میتوانند به شکلهای مختلفی انجام شوند، از جمله فیشینگ، نصب بدافزار، یا حتی حملات مستقیم به زیرساختهای سختافزاری و نرمافزاری صرافیها. این حملات میتوانند منجر به سرقت داراییهای دیجیتال، دسترسی غیرمجاز به اطلاعات حساس کاربران، و حتی از دست دادن کامل سرمایهها شوند.
برای مقابله با این تهدیدات، صرافیها ملزم به اجرای پروتکلهای امنیتی پیشرفته هستند، از جمله استفاده از احراز هویت چندمرحلهای، رمزنگاری دادهها، و ایجاد سیستمهای نظارتی که به طور مداوم فعالیتهای مشکوک را رصد میکنند. همچنین، توصیه میشود که کاربران برای حفظ امنیت داراییهای خود، استفاده از کیف پولهای سختافزاری یا سایر روشهای امن نگهداری کلیدهای خصوصی را در نظر بگیرند.
بنابراین، در حالی که بلاکچین از امنیت بالایی برخوردار است، مهم است که کاربران و صرافیها(صرافی ارز دیجیتال: موتور محرکهای برای پیشرفت اقتصاد دیجیتال) نیز تدابیر لازم را برای محافظت از خود در برابر حملات احتمالی اتخاذ کنند تا از این تکنولوژی به نحو احسن استفاده کنند.
نتیجهگیریفناوری بلاکچین پتانسیل دارد تا به یک عنصر اساسی در آیندهی اقتصاد جهانی تبدیل شود. با توجه به تأثیرگذاری آن بر صنایع متنوع، آیندهای روشن برای این تکنولوژی پیشبینی میشود، به شرطی که چالشهای مربوط به امنیت و مقررات حل و فصل شوند. در این میان، همکاری میان صنعتیان، سیاستگذاران و متخصصان فناوری اطلاعات میتواند به حل این چالشها کمک کرده و مسیر استفاده از این فناوری را هموار سازد.
با توجه به پیشرفتهای جاری و نوآوریهای مداوم در فناوری بلاکچین، توجه به این تکنولوژی نه تنها برای فعالان صنعت مالی بلکه برای هر کسی که در جستجوی درک بهتری از آیندهی دیجیتال است، ضروری مینماید. از این رو، آگاهی از تحولات این حوزه و اثرات آن بر جنبههای مختلف زندگی و کسبوکار امری حیاتی به شمار میرود.(درباره بلاکچین بیشتر بدانید!)