آی بی اِم در چند قدمی رسیدن به رایانش کوانتومی است -

در این مقاله از سایت آکاایران مطلبی در مورد آی بی اِم در چند قدمی رسیدن به رایانش کوانتومی است ارائه شده است ، همچنین برای مشاهده مقالات بیشتر در دسته مشکلات سخت افزاری از سایت ترفند آکاایران مقالات بیشتری را مشاهده نمایید

/section>

چندی پیش صنعت ریزپردازنده ها در حالی پنجاه سالگی قانون مور را جشن گرفت که پایه های این قانون بیش از هر زمان دیگری سست شده است. گمانه ها حکایت از این دارند که قدرتمند شدن پردازنده ها مبتنی بر قانون مور تنها تا ده سال دیگر دوام خواهد آورد و از این رو کمپانی هایی نظیر آی بی اِم در پی کشف راه حلی نظیر توسعه کامپیوترهای مبتنی بر رایانش کوانتومی هستند. حال اخباری منتشر شده که نشان از نزدیک شدن محققان به ساخت این نوع رایانه دارد. با زومیت همراه باشید.

بنا به گزارش آکاایران :  از سال های گذشته بسیاری از کمپانی های فعال در زمینه ی تولید پردازنده ها تحقیقات خود را برای یافتن روش های جدیدی به منظور تولید پردازنده های قدرتمند آغاز کرده اند. پیش بینی ها نشان از این دارند که عمر قانون مور رو به اتمام است و محدودیت های فیزیکی سیلیکون امکان افزایش تعداد ترانزیستورها را نخواهد داد. گمانه ها دوام قانون مور را حداکثر تا ۱۰ سال دیگر پیش بینی می کنند. براساس قانون مور، تعداد ترانزیستورها تقریبا در هر بازه ی دو ساله به دو برابر افزایش خواهد یافت. محققان برای کنترل سایز و همچنین مصرف انرژی پردازنده ها، راهکار های متعددی را در پیش گرفته اند که کاهش لیتوگرافی ویفرها از جمله ی این روش ها است. انتظار می رود تولید پردازنده ها مبتنی بر لیتوگرافی ۷ نانومتر پایانی بر قانون مور باشد. همانطور که اشاره کردیم کمپانی ها برای فرار از این بن بست، سرمایه گذاری گسترده ای را انجام داده اند؛ یکی از روش های در پیش گرفته شده استفاده از رایانش کوانتومی است.

انتظار می رود تولید پردازنده ها مبتنی بر لیتوگرافی ۷ نانومتر پایانی بر قانون مور باشد، از این رو کمپانی ها به سراغراه حل هایی نظیر رایانش کوانتومی می روند

در صورتی که محققان بتوانند مشکلات موجود در مسیر دست یافتن به ساخت کامپیوتر های مبتنی بر رایانش کوانتومی را حل کنند، به کامپیوترهایی با قدرت خارق العاده دست خواهند یافت. از جمله ی کاربردهای رایانش کوانتومی می توان به سهولت پیمایش و طبقه بندی داده های بزرگ اشاره کرد که نتیجه ی آن کشف های جدید در حوزه های مختلف نظیر کشف ابر ماده، متدهای رمزنگاری جدید و داروهای جدید بدون نیاز به آزمایش و خطا در لابراتوارها خواهد بود.

آی بی ام یکی از کمپانی هایی است که نه تنها در این مورد، بلکه در مورد روش های دیگر برای دست یافتن به فناوری ساخت پردازنده های قدرتمند سرمایه گذاری کرده است. به نظر می رسد بیگ بلوی (Big Blue) سابق فاصله ی چندانی با دست یافتن به فناوری ساخت کامپیوتر های مبتنی بر رایانش کوانتومی ندارد. براساس اطلاعات ارائه شده دانشمندان در این کمپانی موفق شده اند تا راهی را برای تشخیص خطاهای فازی و بیتی بصورت همزمان بیابند. دانشمندان علاوه بر دست یافتن به مکانیزم تشخیص خطا، موفق به طراحی مدار بیت کوانتومی به شکل مربع شده اند که می توان از آن در ابعاد بزرگ تر استفاده کرد.

آرویند کریشنا، قائم مقام ارشد و مدیر اجرایی بخش تحقیقات آی بی ام در این خصوص چنین اظهار نظر کرده است:

رایانش کوانتومی انقلاب بزرگی را در صنعت کامپیوتر ایجاد خواهد کرد. با استفاده از قدرت محاسباتی حاصل از بکارگیری کامپیوترهای مبتنی بر رایانش کوانتومی، راه برای حل مسائلی که یافتن راه حل آن ها غیرممکن یا با استفاده از امکانات موجود غیرعملی است، باز خواهد شد. یکی از معمول ترین کاربردهایی که برای بکارگیری رایانش کوانتومی پیش بینی می شود، استفاده از این قابلیت برای رمزنگاری است، حال آنکه می توان از فناوری رایانش کوانتومی برای حل مسائلی در حوزه ی فیزیک یا شیمی اشاره کرد که در حال حاضر غیرممکن به نظر می رسد. نتیجه ی استفاده از قدرت رایانش کوانتومی در این حوزه ها، کشف مواد جدید و همچنین ایجاد داروهای جدیدتر و به مراتب موثرتری است.

مقاله مرتبط:

  • به مناسبت پنجاه سالگی قانون مور: نگاهی به گذشته و آینده ی این قانون
  • آیا قانون مور در 20 سال آینده نقض خواهد شد؟
  • چگونه لامپ های خلا با فناوری جدید به دوام قانون مور کمک خواهند کرد؟
  • IBM تا سال 2020 تراشه های مبتنی بر نانولوله های کربن را جایگزین تراشه های سیلیکونی می کند
  • سرمایه گذاری ۳ میلیارد دلاری IBM برای تحول در دنیای تراشه ها و تولید پردازنده های ۷ نانومتری

اما ساز و کار رایانش کوانتومی به چه صورت است؟ رایانه های کنونی که مورد استفاده قرار می گیرند، از یک منطق ساده پیروی می کنند که در واقع همان منطق دو دویی است که شامل بیت ها با ارزش ۰ یا ۱ می شود. در واقع زبان رایانه های کنونی رشته ای از بیت ها است که هر بیت می تواند صفر یا یک باشد. در پردازنده های امروزی در پایین ترین لایه، دستورات در قالب دستورات صفر و یک اجرا می شوند. در واقع صفر و یک به معنای ولتاژ پایین و بالا یا یک کلید قطع و وصل است. در مقابل کوانتوم بیت که کوبیت نیز خوانده می شود، می تواند هر دو مقدار صفر یا یک را بصورت همزمان داشته باشد. این وضعیت با عنوان برهم نهی کوانتومی (۱+۰) شناخته می شود که در واقع نتیجه ی رابطه ی فازی دو مقدار بایکدیگر است. همین موضوع باعث سرعت بالای پردازشی کامپیوترهای کوانتومی در مقایسه با رایانه های کنونی مورد استفاده می شود.

در مسیر ایجاد یک کامپیوتر کوانتومی موانعی موجود است که مهم ترین آن واهمدوسی کوانتومی است

اما در مسیر ایجاد یک کامپیوتر کوانتومی موانعی موجود است که مهم ترین آن واهمدوسی کوانتومی است. واهمدوسی کوانتومی به معنای از بین رفتن در هم تنیدگی است. این حالت زمانی اتفاق می افتد که سیستم کوانتومی با محیط پیرامونش اندرکنش داشته باشد. برای مثال عواملی نظیر گرما یا امواج الکترومغناطیس می توانند عملکرد کامپیوتر کوانتومی را با ایجاد واهمدوسی با اختلال روبرو کنند. راه حل جلوگیری از واهمدوسی ایجاد بستری ایزوله از محیط برای کار کردن سیستم است که تقریبا غیرممکن است. با توجه به حسیاسیت بالای کوبیت ها، کوچکترین عامل بیرونی می تواند وضعیت آن را تغییر دهد. خطاهای ایجاد شده می توان خطای بیتی باشد که ارزش یک بیت را به حالت مخالفش تغییر می دهد، یعنی در صورتی که یک بیت مقدار یک را در خود جای داده باشد، با رخدادن این خطا، ارزش آن به صفر تغییر پیدا می کند. همچنین باید به ایجاد خطای فازی نیز اشاره کرد که در اثر برهم نهی ایجاد می شود.

,quantom computing,رایانش کوانتومی,ibm,ترفندهای سخت افزار

ایجاد مکانیزمی برای خطایابی در یک سیستم کامپیوتری بزرگ و قابل اعتماد از جمله ی مهم ترین بخش هایی است که باید در طراحی در نظر داشت. تاکنون دانشمندان تنها قادر بودند یک خطای فازی با بیتی را در آن واحد تشخیص دهند، اما متخصصان آی بی اِم موفق به طراحی مداری شده اند که قادر است دو نوع خطای فازی و بیتی را در آن واحد تشخیص دهد. دانشمندان در کمپانی آی بی اِم مداری مبتنی بر شبکه ی مربعی شامل چهار کوبیت ابررسانا با دمای بسیار پایین طراحی کرده اند که روی تراشه ای به اندازه ی کمتر از ۴ میلی متر مربع جای گرفته است. استفاده از ساختار مربعی کلید حل معمای تشیص خطاها در کامپیوترهای کوانتومی است. پیش از این هیچ یک از سیستم های خطی طراحی شده توانایی سیستم جدید را نداشتند. با اضافه شدن کوبیت های بیشتر می توان مقیاس و اندازه ی این مدار را نیز متناسب با سیستم طراحی کرد.

جی گامبتا، مدیر تیم رایانش کوانتومی آی بی اِم در این خصوص چنین اظهار نظر کرده است:

تاکنون دانشمندان تنها قادر بودند تا در یک لحظه ی منحصر بفرد یکی از خطاهای بیتی یا فازی را تشخیص دهند و امکان تشخیص این دو خطا در آن واحد وجود نداشت. تلاش های پیشین انجام شده در رابطه با تشخیص این خطا روی معماری خطی متمرکز شده بود که طبق آن تمرکز روی خطاهای بیتی بوده و اطلاعات ناقصی در مورد وضعیت فازی سیستم به دست می آمد. اما سیستم چهار کوبیتی که توسط ما طراحی شده قادر است هر دو نوع خطا را تشخیص دهد. حتی می توان از این سیستم در مقیاس بزرگ تر نیز استفاده کرد.

می توان با استفاده از ۵۰ کوبیت، ابر کامپیوتری ساخت که ۵۰۰ سوپر کامپیوتری کنونی جهانی نیز در حال فعالیت ترکیبی با یکدیگر نمی توانند با قدرت این کامپیوتر کوانتومی برابری کنند

براساس اطلاعات ارائه شده مرحله ی بعدی برای آی بی اِم ایجاد کوبیت ها با درصد خطای کمتر است. پس از عبور موفقیت آمیز از این مرحله می توان یک کامپیوتر کوانتومی طراحی کرد که قدرت خارق العاده ای داشته باشد. بر این اساس می توان با استفاده از ۵۰ کوبیت، ابر کامپیوتری ساخت که ۵۰۰ سوپر کامپیوتری کنونی جهانی نیز در حال فعالیت ترکیبی با یکدیگر نمی توانند با قدرت این کامپیوتر کوانتومی برابری کنند.

نظر شما در این خصوص چیست؟

حسین خلیلی صفا

منبع :

آی بی اِم در چند قدمی رسیدن به رایانش کوانتومی است گردآوری توسط بخش ترفندهای سخت افزار سایت آکاایران

اخبار اکاایران

تبلیغات