برتری كوانتومی گوگل به معنای آخر كاربردهای رمزنگاری نیست
به گزارش مینی كامپیوتر دستیابی گوگل به برتری كوانتومی زمین لرزه ای در دنیای فناوری ایجاد كرد؛ اما هنوز برای دیدن كاربردهای واقعی رایانش كوانتومی، به سال ها زمان نیاز داریم.
زومیت نوشت: گوگل در چند روز اخیر، در صدر اخبار دنیای فناوری قرار داشت و دستیابی آنها به مفهوم برتری كوانتومی به شكلی تاریخ سازی به حساب می آید. غول موتور جست وجو در چند سال گذشته، در رقابتی شدید حضور یافت كه شركت هایی همچون IBM و اینتل از بازیگران مهم دیگر آن بودند. آنها برای توسعه ی كامپیوترهای كوانتومی باهم رقابت می كردند كه با استفاده از ظرفیت های فیزیك كوانتوم، قدرت زیادی در حل بعضی از دشوارترین مسائل علمی دارند. غول موتور جست وجو ادعا می كند تراشه های كوانتومی اش به مفهوم برتری كوانتومی (Quantum Supremacy) نزدیك شده اند. برتری كوانتومی به بیان ساده به رخدادی گفته می شود كه در آن كامپیوتر كوانتومی توانایی شكست نمونه های سنتی را در فرایندی مشخص پیدا می كند. یكی از محققان ارشد گوگل قبلا پیشبینی كرده بود شركتش تا سال ۲۰۱۷ به این هدف دست پیدا خواهد نمود. فایننشنال تایمز در گزارش روز جمعه ی خود ادعا كرد به پیش نویس هایی از تحقیق گروه كوانتومی گوگل دست پیدا كرده است. مقاله ی مذكور در وب سایت ناسا انتشار یافته بود و ادعای دستیابی محققان گوگل را به برتری كوانتومی مطرح می كرد. بعد از گذشت چند ساعت، اندرو یانگ، نماینده ی حزب دموكرات برای انتخابات ریاست جمهوری سال ۲۰۲۰ آمریكا، اخطار داد برتری كوانتومی گوگل به ازبین رفتن مفاهیم رمزگذاری منجر می شود. در این میان، محققان پردازش هم تلاش می كردند بی خطربودن پیشرفت های كوانتومی برای كامپیوترهای سنتی و امنیت را اثبات كنند. متخصصان و دانشمندان گوناگونی از پیشرفت گوگل هیجان زده شده اند. جان پرسكیل، استاد دانشگاه كلتك، در سال ۲۰۱۱ عبارت برتری كوانتومی را به دنیای علم معرفی نمود. وی رخداد اخیر را دستاوردی چشم گیر در فیزیك تجربی دانست. البته او و خیلی از دانشمندان دیگر و حتی محققان گوگل می گویند كامپیوترهای كوانتومی هنوز برای كارهای عملی آماده نیستند. پرسكیل درباره ی فرآیند تحقیق گوگل می گوید مساله ی آزمایش شده به دقت و صرفا برای اثبات برتری كوانتومی انتخاب شده است. هنوز معلوم نیست چقدر تا تجاری و كاربردی شدن كامپیوترهای كوانتومی فاصله داریم. رمزگشایی هم كه همیشه بعنوان یكی از كاربردهای رایانش كوانتومی مطرح می شود، هنوز در هاله ای از ابهام قرار دارد. جاناتان داولینگ، استاد دانشگاه ایالتی لوییزیانا، اظهارنظر مشابهی می كند و دستیابی به كامپیوترهای كوانتومی واقعا كاربردی را تا چند سال آینده غیر ممكن می داند.
برخی منابع اعتقاد دارند ماهیت خبر برتری گوگل هم به بررسی بیشتر نیاز خواهد داشت. داولینگ می گوید او و گروهی از محققان دیگر هفته ی گذشته اعلانی از Google Scholar دریافت كرده اند كه آنها را به پیش نویس مقاله ای ارجاع داده است. شایان ذكر است گوگل با ناسا همكاری تنگاتنگی دارد و شاید سازمان فضایی مقاله را در فرایندهای بازنگری قبل از انتشار منتشر نموده باشد. بهرحال، ناسا و گوگل هیچ كدام درباره ی مقاله ی منتشرشده و اخبار حول وحوش آن اظهارنظری نكرده اند. گوگل و دیگر غول های فناوری با این هدف پروژه های كوانتومی را دنبال می كنند تا مسائل بسیار دشوار برای كامپیوترهای سنتی را به مسائلی ساده و بدیهی تبدیل كنند. رویكرد علمی آنها مسیری است كه مفاهیم ریاضی در پسِ رخدادهای مكانیك كوانتوم را شرح دهد. بعنوان نمونه ای از مفاهیم كوانتومی، می توان به شرح ماهیت فوتون ها اشاره نمود كه به صورت هم زمان رفتارهای ذره ای و موجی از خود نشان می دهند. مساله ی حل شده ی گوگل به صورت اختصاصی برای كامپیوتر كوانتومی طراحی شده بود در میانه ی دهه ی ۱۹۹۰، محققان تلاش های فراوانی برای نشان دادن توانایی های مفاهیم كوانتومی كردند و توانایی كوانتوم در پردازش اعداد را بعنوان دستاورد مهمی مطرح نمودند. توجه به این زمینه از كاربردهای كوانتوم زمانی بیشتر شد كه یكی از محققان مركز آزمایشی بل لبز الگوریتمی برای شكستن كلیدهای بلند رمزنگاری با استفاده از رایانش كوانتومی تدوین كرد. وی در الگوریتم خود نشان داد تكنولوژی جدید به راحتی توانایی ایجاد جهش در دنیای رایانش را دارد. در سال های اخیر، محققان مختلف آزمایشگاهی و سازمانی نمونه های اولیه از پردازنده های كوانتومی را تولید كرده اند. آنها بیشتر از همه كاربردهای رایانش كوانتومی را در شیمی و یادگیری ماشین مطرح می كنند. دستگاه های مذكور امروز توانایی كاركردن با داده ها را دارند؛ اما هنوز بسیار كوچك هستند و همینطور میزان خطای آنها هم زیاد است. درواقع، دستاوردهای آزمایشگاهی هنوز توانایی شكست كامپیوترهای سنتی را ندارند. همان طوركه گفته شد، پرسكیل در سال ۲۰۱۱ در یكی از سخنرانی ها مفهوم برتری كوانتومی را بیان كرد و چگونگی اثبات برتری كامپیوترهای كوانتومی را هم تشریح كرد. از آن زمان، غول های فناوری همچون گوگل، IBM، اینتل، مایكروسافت و استارتاپ های مختلف كوشیده اند با سرمایه گذاری های عظیم در حوزه ی كوانتوم، مفهوم برتری كوانتومی را به واقعیت تبدیل كنند. چنین فعالیت هایی سبب شد رسیدن به نقطه ی برتری كوانتومی اجتناب ناپذیر به نظر برسد. داولینگ در اینباره می گوید: می دانستیم این مفهوم دیر یا زود محقق می شود.
یكی از علل انتظار جامعه ی علمی و عمومی برای رسیدن به نقطه ی برتری كوانتومی در اظهارنظرهای مختلف محققان خود گوگل دیده می شود. جان مارتینیز، مدیر تحقیقات سخت افزار كوانتومی شركت، در سال ۲۰۱۷ پیشبینی كرده بود گروهش تا آخر آن سال به برتری كوانتومی دست پیدا خواهند كرد. گوگل و IBM و اینتل هركدام پردازنده های كوانتومی ۵۰ كیوبیتی معرفی كرده اند. چنین ابعادی ازنظر متخصصان برای رسیدن به برتری كوانتومی كافی به نظر می آید. كیوبیت به اجزای تشكیل دهنده ی كامپیوترهای كوانتومی گفته می شود كه داده را در فرم های صفر و یك و شبیه به بیت ها در كامپیوترهای سنتی ذخیره می كنند. در این میان، قدرت پردازنده ی كوانتومی وابسته به چگونگی دستیابی كیوبیت ها به فازی به نام برهم نهمی یا سوپرپوزیشن مربوط می شود. فاز برهم نهی تعریف كاملا علمی و شاید عجیبی دارد كه فازی به صورت تركیب هم زمان صفر و یك را توصیف می كند. برهم نهی به مجموعه ی كیوبیت های پردازنده ی كوانتومی امكان می دهد در مسائل مشترك، فرایندهایی بسیار بیشتر را در مقایسه با بیت های برابر در كامپیوترهای سنتی انجام دهند. هرچه تعداد كیوبیت ها افزایش پیدا كند، تركیب های محتمل به صورت نمایی بیشتر می شود. با دستیابی به قدرت ۵۰ كیوبیت، حتی شبیه سازی قدرت كامپیوتر كوانتومی برای كامپیوترهای سنتی دشوار خواهد بود. پدیده های مذكور پایه های آزمایش برتری كوانتومی گوگل را شكل می دهند. محققان این شركت پردازنده ی كوانتومی معروف به Sycamore مجهز به ۵۴ كیوبیت را به رقابت دعوت نمودند تا خروجی تولیدكننده ی عدد تصادفی كوانتومی را نمونه سازی كنند. آنها همین رقابت را برای چند خوشه ی سرور گوگل و ابركامپیوتر سامیت (Summit) در آزمایشگاه Oak Ridge هم تعریف كردند. سامیت از زمان شروع فعالیت در سال گذشته، بعنوان سریع ترین ابركامپیوتر جهان شناخته می شود. گوگل ادعا می كند كامپیوترهای سنتی تنها موفق شدند حل مساله را شروع كنند. ابركامپیوتر قدرتمندی همچون سامیت برای حل مساله ی مذكور احتیاج به ۱۰ هزار سال زمان داشت؛ درحالی كه پردازنده ی سیكامور مساله را در ۲۰۰ ثانیه حل كرد.
همان طوركه پرسكیل می گوید، شرایط رقابت كامپیوتر كوانتومی با كامپیوترهای سنتی برابر و عادلانه نبوده است. گوگل مساله را كاملا هوشمندانه برگزید تا برای كامپیوتر كوانتومی مناسب باشند. بعلاوه، متن مقاله هم می گوید برای درك نهایی توانایی های رایانش كوانتومی، به پیشرفت های فناورانه ی بیشتری نیاز خواهد بود. داولینگ و محققان دیگر اعتقاد دارند برای شكست كامل مفاهیم رمزنگاربی، میلیون های كیوبیت نیاز خواهد بود؛ چونكه الگوریتم ها پیچیدگی درخورتوجهی دارند. شبیه سازی های شیمیایی و یادگیری ماشین بعنوان مهم ترین كاربردهای رایانش كوانتومی مطرح می شوند اسكات آرانسون، استاد دانشگاه تگزاس، می گوید برای اثبات برتری كوانتومی، به اسناد معتبر بیشتری نیاز خواهد بود. او می گوید بدون انتشار جزئیات مقاله ی گوگل نمی توان درباره ی برتری كوانتومی آنها اظهارنظر قطعی كرد. گوگل و دیگر فعالان حوزه ی كوانتوم ادعاهای گوناگونی درباره ی كاربردهای مفید رایانش كوانتومی می كنند. بعنوان مثال، آنها بهبود شبیه سازی های شیمیایی برای كاربردهایی همچون ساخت باتری و كشف دارو را مثال می زنند. بعلاوه، پیشرفت در حوزه ی یادگیری ماشین بعنوان كاربرد مهم رایانش كوانتومی مطرح می شود. شركت هایی همچون جی پی مورگان و دایملر از سخت افزار رایانش كوانتومی IBM استفاده می نمایند و ناسا در حوزه ی كوانتوم با گوگل همكاری می كند. سازمان فضایی آمریكا امیدوار است كامپیوترهای كوانتومی در مسائلی همچون برنامه ریزی مأموریت های فضایی و كشف سیاره ها كاربرد داشته باشند. زمان دستیابی كامپیوترهای كوانتومی به هریك از مفاهیم مذكور هنوز مشخص نمی باشد. داریو گیل، مدیر تحقیقات IBM، به خاطر خبر اخیر به گوگل تبریك گفت. وی همینطور ابراز نگرانی كرد اكه ستفاده از واژه ی برتری به ایجاد انتظارات غیرواقعی در خارج از دنیای رایانش كوانتومی منجر خواهد شد. او درباره ی پیشرفت های كوانتومی و كاربردهای واقعی اظهار داشت: باید ماشین هایی بسازیم كه ارزش كاربردی ارائه نمایند و این هدف در آینده ی نزدیك ممكن نخواهد شد. 2121
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب