بابک موسوی
همان‌طور که روزی امپراتوری ترانزیستورها به سلطه لامپ خلا پایان داد، پردازنده‌های کوانتومی بی‌شک روزی جانشین تراشه‌های سیلیکونی می‌شوند.
رایانه‌های دیجیتالی کنونی با فناوری نیمه‌رساناها و ساخت ترانزیستورها پدیدار شده و اکنون جزء جدایی‌ناپذیر زندگی ما شده‌اند. در 6 دهه گذشته با اینکه پردازشگرهای دیجیتالی هزاران بار کوچک‌تر و سریع‌تر شده‌اند اما سازوکار پردازش در آنها کمابیش دست‌نخورده، باقی‌مانده است. در سال‌های اخیر موانع فیزیکی در ساخت پردازشگرهای سریع‌تر، ناتوانی رایانه‌های کلاسیک را در پردازش‌های بسیار سنگین بیش از پیش نمایان ساخته است. در این میان ایده متفاوتی از رایانش با به کاربردن اثرات کوانتومی پدیدار شد. رایانه‌های کوانتومی می‌توانند در پردازش بعضی از مسائل به شکل چشم‌گیری سریع‌تر عمل کنند.
رایانه‌ها از روزهای نخست به هدف آن ساخته شدند که محاسبات پیچیده عددی را با دقت و سرعت بالایی انجام دهند. اکنون پس از ۵۰ سال با پردازشگر یک گوشی هوشمند می‌توان محاسبات بی‌پایان مسیر ویجر را در چند ساعت انجام داد. ولی مسائلی وجود دارد که پردازش آنها با شبکه‌ای از سریع‌ترین ابررایانه‌ها نیز میلیون‌ها سال به طول می‌انجامد.
به عنوان مثال، تجزیه یک عدد با ۴۰۰ رقم به عوامل اول آن به وسیله سریع‌ترین اَبَررایانه‌ها، میلیون‌ها سال طول می‌کشد. این دشواری تجزیه اعداد بزرگ از اصول پایه‌ای امنیت در بسیاری از روش‌های معمول رمزگذاری مانند سیستم RSA است. این یکی از بزرگ‌ترین نقاط ضعف سیستم‌های امنیتی و رمزنگاری کلاسیک است. الگوریتم‌های کوانتومی که بعدها معرفی شدند، توانستند مشکلاتی از این دست را حل کنند. مشکلاتی مانند تجزیه اعداد به عوامل اول و یا جستوجو کردن داده‌ها. الگوریتم جستوجو ثابت کرد که جستوجو در داده‌های مختلف را می‌توان به مراتب سرعت بخشید. از زمان کشف این 2 الگوریتم، زمینه محاسبات کوانتومی و اطلاعات کوانتومی شکوفا شد. امروزه بسیاری از محققان به دنبال تحقیقاتی پیرامون ساخت یک رایانه کوانتومی ایده‌آل‌اند و همچنین تلاش می‌کنند این الگوریتم‌ها را توسعه دهند تا با ادغام سخت‌افزار و نرم‌افزار کوانتومی توانایی چشمگیر این ابزارهای پردازشی را به واقعیت تبدیل کنند. طی دهه‌های پیش کارهای مرتبط فراوانی انجام شده است با این حال این الگوریتم‌ها هنوز از وجود یک رایانه کوانتومی ایده‌آل بی‌بهره بوده‌اند. دانشمندان در زمینه‌های مختلف علمی مانند فیزیک، رایانه و ریاضیات، تلاش می‌کنند تا با جلب اعتماد کاربران، رایانه‌های کوانتومی را به عنوان سریع‌ترین وسیله پردازشی، در مرکز توجه قرار دهند.
ادامه این مطلب را میتوانید در شماره 691 (اردیبهشت ماه 1400) بخوانید.
