آیا رایانه های کوانتمی وجود دارند یا به زودی ساخته خواهند شد؟

پاسخ: خیر!

احتمالا خیلی از شما خوانندگان محترم تعجب کردید یا با این جواب مخالف هستید، ولی خوبه بدونید بنده چند وقت پیش در این مورد بخاطر بحثی که در یک فروم پیش آمد تاجاییکه تونستم تحقیق کردم و این جواب حاصل اون تحقیقات است و ازش اطمینان کافی کسب کردم و بدون تحقیق و از خودم حرف نمیزنم.

در اون بحث ها از طرف افراد مقابل یک ادعا و نمونهء مهمی که مطرح شد یک کمپانی بود که ادعا کردن همین الانش هم کامپیوتر کوانتمی ساخته و میفروشه! توی سایتش هم این مطلب با عکس سخت افزار کوانتمی که میفروخت درج شده بود!!

اما بنده با بررسی مطالب و بحثهای موجود در اینترنت در این زمینه نهایتا متوجه شدم که بله این شرکت چنین ادعایی هم داره و واقعا هم یه چیزهایی ساخته که ادعا میکنه بصورت کوانتمی کار میکنن و اون چیزها رو میفروشه، اما توی جزییاتش و نظر متخصصان و مراجع دیگر در این مورد که رفتم فهمیدم که این شرکت تاحالا سابقهء اینطور ادعاهای گنده ولی بدون مدرک و پشتوانه و اثبات کافی رو داشته و تبلیغات زیادی میکنه. بعدم موضوع مهم در ساخت رایانه های کوانتمی اینه که ساختن یک رایانهء مدرن همه منظوره (مثل PC ها و ابرارایانه های کلاسیک امروزی که ما داریم) که بقدر کافی کامل و قدرتمند و قادر به انجام تمام عملیات ریاضی و پردازشی مورد نیاز باشه است که مهم و کاربردی ولی در عین حال بسیار دشواره و در این راه هنوز مشکلات بزرگ تئوریک و عملی وجود دارن که خود دانشمندان و متخصصان و نظریه پردازانش هم شک دارن و نمیدونن بالاخره حدودا کی این مشکلات چطوری میخوان حل بشن و اصلا آیا هیچوقت چنین چیزی رخ خواهد داد یا خیر، وگرنه نمونه ها و تستهای آزمایشگاهی در ارتباط با محاسبات کوانتمی تاکنون با موفقیت انجام شدن. بنابراین چیزی هم که این شرکت ساخته ممکنه واقعا هم داره با روش کوانتمی کار میکنه، ولی موضوع اینه که به هیچ وجه یک رایانهء همه منظوره که بقدر کافی کامل و قوی باشه و بتونه برای کارهای واقعی و جدی و بزرگ استفاده بشه نیست و خیلی از این حد فاصله داره. حتی اگر یادم باشه جایی نوشته بود که قدرتش درحد یک گوشی موبایل هم نیست. ضمنا فقط یک نوع پردازش و عملیات ریاضی یا منطقی خاص رو انجام میده.

موضوع اینه که اون رایانه های کوانتمی کامل و قدرتمند و همه کاره هستن که میتونن کارهایی فراتر از رایانه های امروزی انجام بدن و توی بعضی کارها سرعت خیلی بیشتری داشته باشن و حتی کارهایی رو بکنن که با رایانه های کلاسیک ممکن نیست (بطور مثال شکسته شدن بعضی از الگوریتم های رمزنگاری – مثلا RSA). ولی هنوز چنین رایانه هایی، حداقل تاجاییکه عموم خبر دارن و دانشمندان و متخصصان این رشته میگن، وجود ندارن و در آیندهء نزدیک هم امید نمیره که بشر بهشون دست پیدا کنه (و حتی اینکه کلا عملی هست یا نه).

بعضی افراد مشکوک هستن و ادعا میکنن که سازمانهای امنیتی بعضی کشورهای قدرتمند مثل آمریکا ممکنه بصورت مخفیانه چنین رایانه هایی رو ساخته باشن، ولی بهرحال این یک ادعای بدون هیچ دلیل و سند بقدر کافی روشن و محکمی است (اگر به ادعا و حدس و تصور صرف باشه که میشه هرچیزی گفت!). وقتی بزرگترین دانشمندان و متخصصان فیزیک و این موضوع دارن میگن که این کار واقعا دشواره و هنوز مشکلات اساسی حل نشده ای سر راهش هست، باور کردن این ادعاها همینطوری کار عاقلانه ای بنظر نمیاد.

البته با توجه به پیشرفت های سریع و غیرمنتظرهء علم و فناوری بشر در این دوران، نمیشه زیاد روی پایدار موندن این شرایط مطمئن بود، ولی بهرحال چیزهایی که بنده با کلی مطالعه از چندین منبع فهمیدم این بود که براتون گفتم. هدفم این بود که یکسری شایعه ها و ادعاها و تصورات غلط بی پایه درمورد رایانه های کوانتمی رو برطرف کنم. حالا دیگه نمیدونم شاید از اون یکی دو سال پیش که بنده اون مطالب رو خوندم تغییر و تحول غیرمنتظره ای در این فیلد پیش آمده باشه، ولی اگر اینطور باشه بنده بی تقصیر هستم و خبر ندارم! بهرحال این وسط بعضی شرکتهای تجاری سودجو و افراد تبلیغاتچی زیاد شلوغ کردن و باعث ایجاد شایعه و تصورات اشتباه شده بودن.

راستی شاید علاقمند بودید و دنبال این میگشتید که بدونید اصولا رایانه های کوانتمی چی هستن و چطور کار میکنن و چه کارهایی بیشتر از رایانه های فعلی میتونن بکنن. باید بگم بنده هم متخصص در این امر نیستم و فهمیدن طرز کار این رایانه ها احتمالا نیاز به یادگیری و تحلیل ریاضی و فیزیک قابل توجهی داره. تنها میدونم که قدرت پردازشی این رایانه ها میتونه چندین برابر رایانه های کلاسیک بشه چون یجورایی هر واحد پردازشی اونا میتونه در یک زمان چند عملیات رو انجام بده (و همچنین هر واحد حافظهء اونا میتونه در یک زمان چندین داده رو نگهداری کنه)، و علاوه بر این، الگوریتمهای کوانتمی خاصی وجود دارن که وقتی روی رایانه های کوانتمی اجرا بشن میتونن بعضی محاسبات رو که قبلا امکانپذیر نبودن (بعلت پردازش بسیار عظیم و طولانی که با رایانه های امروزی صدها و هزاران سال طول میکشید و انرژی عظیمی رو نیاز داشت) انجام بدن؛ بطور مثال یک الگوریتم کوانتمی طراحی شده بنام الگوریتم Shor که میتونه بسیار سریع تر از روشهای در دسترس فعلی، از اعداد صحیح فاکتورگیری کنه و به این شکل الگوریتم رمزنگاری نامتقارن RSA که امنیتش بر دشواری مسئلهء فاکتورگیری در ریاضیات بنا شده، عملا شکسته میشه. تاجاییکه فهمیدم این مسئله فقط بخاطر سرعت زیادتر رایانه های کوانتمی نیست، بلکه تنها انواع خاصی از الگوریتم که از روشهای خاص و خصوصیات خاص رایانه های کوانتمی استفاده میکنن هستن که میتونن چنین عملیاتی رو که سابقا ناممکن بودن ممکن کنن؛ یعنی مسئله این نیست که سرعت یک رایانهء کوانتمی 10 برابر یا 100 برابر رایانه های معمولی باشه، که اگر اینطور بود، تمام الگوریتم های رمزنگاری باید شکسته میشدن و نه فقط RSA. البته درمورد امنیت بقیهء الگوریتم های رمزنگاری هم مطلبی که بارها خوندم و ازش مطمئن هستم اینه که درمورد الگوریتم های رمزنگاری متقارن طول کلید اونا باید دوبرابر بشه تا در برابر رایانه های کوانتمی هم امنیتی معادل اونچه رو داشته باشن که امروز در برابر رایانه های کلاسیک دارن. یعنی بطور مثال الگوریتم AES با طول کلید 128 بیت که امروزه استفاده میشه الان امنه، ولی در برابر یک رایانهء کوانتمی کلید 128 برابر 64 بیت (نصف) امنیت خواهد داشت که این باعث میشه بیش از حد ضعیف بشه، ولی خوشبختانه راه حل ساده ای برای این مشکل وجود داره و اون اینکه طول کلید رو دو برابر کنیم؛ یعنی بطور مثال باید طول کلید رو 256 بیت کنیم تا امنیت 128 بیت رو بدست بیاریم، یا اگر امنیت 256 رو میخوایم، باید از کلیدهای 512 بیتی استفاده کنیم. ولی RSA رو نمیشه اینطوری امن کرد و با دوبرابر کردن طول کلید مشکل حل نمیشه! هرچند ظاهرا یک فردی با محاسبات و تحلیلی که ارائه داده بود یک طول کلیدی برای RSA تعیین کرده بود که اگر اونقدر طول کلید داشته باشیم میتونیم امنیت داشته باشیم، ولی اون طول کلید اونقدر زیاد بود که عملا قابل استفاده نیست یا حداقل صرف نمیکنه در بیشتر کاربردها. البته خوشبختانه الگوریتم های نامتقارنی که از نظر تئوریک تحلیل شدن و میگن در برابر رایانه های کوانتمی امنیت دارن هم وجود دارن که در زمان رایانه های کوانتمی میشه از اونا بجای الگوریتمهای شکسته شده ای مثل RSA استفاده کرد. حالا جزییات و اسمشون یادم نیست بماند!

1 دیدگاه در “آیا رایانه های کوانتمی وجود دارند یا به زودی ساخته خواهند شد؟

  1. بازپینگ: علم خوره

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

*

شما می‌توانید از این دستورات HTML استفاده کنید: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>