گوگل دستیابی به پیشرفت چشمگیر را جشن گرفت؛ کامپیوتر کوانتومی از توانایی ابرکامپیوترها فراتر رفت

گوگل ادعا کرده است که پس از توسعه الگوریتمی که وظیفه‌ای فراتر از توانایی‌های رایانه‌های متعارف را انجام داده، در حوزه محاسبات کوانتومی به پیشرفتی دست یافته است. این الگوریتم، مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها که عملیات یک رایانه کوانتومی را هدایت می‌کند، توانست ساختار یک مولکول را محاسبه کند – که راه را برای اکتشافات بزرگ در زمینه‌هایی مانند پزشکی و علم مواد هموار می‌سازد. با این حال، گوگل اذعان داشت که استفاده واقعی از رایانه‌های کوانتومی هنوز سال‌ها فاصله دارد. گوگل در یک پست وبلاگی اعلام کرد: «این اولین بار در تاریخ است که هر رایانه کوانتومی، الگوریتم قابل تأییدی را با موفقیت اجرا کرده که از توانایی ابررایانه‌ها فراتر می‌رود.» «این محاسبه تکرارپذیر و فراتر از کلاسیک، اساس تأیید مقیاس‌پذیر را فراهم می‌کند و رایانه‌های کوانتومی را به ابزارهایی برای کاربردهای عملی نزدیک‌تر می‌سازد.» میشل دوورت، دانشمند ارشد واحد هوش مصنوعی کوانتومی گوگل، که امسال برنده جایزه نوبل فیزیک شد، این اعلامیه را نقطه عطف دیگری در حوزه خود خواند. او گفت: «این نشان‌دهنده گامی جدید به سوی محاسبات کوانتومی در مقیاس کامل است.» پیشرفت الگوریتم، که به یک رایانه کوانتومی اجازه می‌دهد ۱۳۰۰۰ برابر سریع‌تر از یک رایانه کلاسیک عمل کند، در مقاله‌ای که در مجله نیچر منتشر شد، تشریح شده است. یک کارشناس هشدار داد که دستاورد گوگل، هرچند چشمگیر، بر روی یک مسئله علمی محدود با تأثیر واقعی ناچیز متمرکز بوده است. نتایج مربوط به دو مولکول با رزونانس مغناطیسی هسته‌ای (NMR) – همان فناوری پشت اسکن‌های MRI – بررسی متقابل شد و اطلاعاتی را آشکار کرد که معمولاً توسط NMR آشکار نمی‌شود. وینفرد هنسینگر، استاد فناوری‌های کوانتومی در دانشگاه ساسکس، گفت که گوگل «مزیت کوانتومی» را نشان داده است – به این معنی که محققانش وظیفه‌ای را با استفاده از یک رایانه کوانتومی انجام داده‌اند که با استفاده از یک رایانه کلاسیک قابل دستیابی نیست. اما رایانه‌های کوانتومی کاملاً مقاوم در برابر خطا، که قادر به تحقق برخی از وظایفی هستند که بیشترین هیجان را در جامعه علمی ایجاد می‌کنند، هنوز فاصله دارند زیرا به ماشین‌هایی نیاز دارند که بتوانند صدها هزار کیوبیت – اصطلاح واحد اطلاعات در یک رایانه کوانتومی – را میزبانی کنند. هنسینگر گفت: «مهم است که درک کنیم وظیفه‌ای که گوگل به آن دست یافته، به اندازه برخی از کاربردهای تغییردهنده جهان که برای رایانه‌های کوانتومی پیش‌بینی می‌شود، انقلابی نیست.» «با این حال، این اثبات قانع‌کننده دیگری است که رایانه‌های کوانتومی به تدریج قدرتمندتر و قدرتمندتر می‌شوند.» رایانه‌های کوانتومی واقعاً قدرتمند که می‌توانند طیف وسیعی از چالش‌ها را مدیریت کنند، به میلیون‌ها کیوبیت نیاز دارند – چیزی که سخت‌افزار کوانتومی فعلی قادر به مدیریت آن نیست زیرا کیوبیت‌ها بسیار ناپایدار هستند.

هنسینگر گفت: «برخی از جالب‌ترین کامپیوترهای کوانتومی که مورد بحث قرار می‌گیرند، به میلیون‌ها یا حتی میلیاردها کیوبیت نیاز خواهند داشت. دستیابی به این امر با نوع سخت‌افزاری که توسط نویسندگان مقاله گوگل استفاده می‌شود، دشوارتر است، زیرا سخت‌افزار آن‌ها نیازمند خنک‌سازی در دماهای بسیار پایین است.» هارت‌موت نون، معاون مهندسی گوگل، گفت که با وجود پیشرفت در الگوریتم، که شرکت فناوری آمریکایی آن را «پژواک‌های کوانتومی» نامیده است، استفاده واقعی از کامپیوترهای کوانتومی ممکن است پنج سال دیگر طول بکشد. او گفت: «با پژواک‌های کوانتومی، ما همچنان خوش‌بین هستیم که ظرف پنج سال آینده شاهد کاربردهای واقعی باشیم که تنها بر روی کامپیوترهای کوانتومی امکان‌پذیر هستند.» گوگل، یکی از بازیگران اصلی در هوش مصنوعی، همچنین استدلال می‌کند که کامپیوترهای کوانتومی قادر به ایجاد داده‌های منحصر به فردی خواهند بود که می‌توانند به مدل‌های هوش مصنوعی تغذیه شوند و در نتیجه آن‌ها را قدرتمندتر کنند. کامپیوترهای کلاسیک اطلاعات خود را در بیت‌ها - که به صورت ۰ یا ۱ نمایش داده می‌شوند - کدگذاری می‌کنند که به صورت پالس الکتریکی منتقل می‌شوند. یک پیام متنی، ایمیل یا حتی یک فیلم نتفلیکس که بر روی گوشی هوشمند پخش می‌شود، رشته‌ای از این بیت‌ها است. با این حال، در کامپیوترهای کوانتومی، اطلاعات در کیوبیت‌ها ذخیره می‌شوند. این کیوبیت‌ها که در یک تراشه با اندازه متوسط قرار دارند، ذراتی مانند الکترون‌ها یا فوتون‌ها هستند که می‌توانند همزمان در چندین حالت وجود داشته باشند، خاصیتی از فیزیک کوانتومی که به عنوان برهم‌نهی شناخته می‌شود. این بدان معناست که کیوبیت‌ها می‌توانند ترکیبات مختلفی از ۱ و ۰ را همزمان کدگذاری کنند و راه خود را از طریق تعداد زیادی از نتایج مختلف محاسبه کنند، که با کامپیوترهای کلاسیک امکان‌پذیر نیست. با این حال، آن‌ها باید در یک محیط کاملاً کنترل شده، مانند محیطی عاری از تداخل الکترومغناطیسی، نگهداری شوند، در غیر این صورت به راحتی مختل می‌شوند. پیشرفت‌های حاصل شده توسط شرکت‌هایی مانند گوگل منجر به هشدارهایی از سوی کارشناسان امنیت سایبری شده است که توانایی شکستن رمزگذاری‌های سطح بالا را دارد و این امر خواستار اتخاذ رمزنگاری مقاوم در برابر کوانتوم توسط دولت‌ها و شرکت‌ها شده است.