گوگل: به برتری کوانتومی دست یافتیم

آی‌تی‌من- این ادعای گوگل که در قالب یک مقاله علمی مطرح شده، نشانه‌ای مهم درباره عملی بودن ایده رایانش کوانتومی است؛ ایده‌ای که بسیار مورد توجه است، اما تا کنون نمونه‌ای عملی از کامپیوترهای کوانتومی ساخته نشده بود.

برتری کوانتومی (quantum supremacy) به این معناست که محققان توانسته‌اند از یک کامپیوتر کوانتومی برای انجام یک محاسبه واحد استفاده کنند که هیچ رایانه معمولی حتی بزرگترین ابررایانه‌ها، به انجام آن در مدت زمان معقول نیست.

این مقاله هفته گذشته روی سایت ناسا منتشر شد و به سرعت حذف شد؛ ولی فایننشال تایمز و فورچون توانستند به نسخه‌ای از آن دست بیابند. البته سخنگوی گوگل حاضر به تایید اصالت این مقاله و نتایج آن نشد و ناسا نیز تا کنون در این زمینه از اظهارنظر خودداری کرده است.

با این وجود یک منبع آگاه نزدیک به گوگل، گفت که ناسا، به اشتباه این مقاله را زودتر از موعد و پیش از اینکه کارشناسانش بتوانند صحت ادعای آن را بررسی کنند، منتشر کرده‌است. گفته می‌شود که فرایند تایید صحت اعتبار این مقاله هفته‌ها یا ماه‌ها به طول خواهد انجامید.

اگر این مقاله بتواند نظر موید جامعه علمی را دریافت کند، نقطه عطفی در علم کوانتوم خواهد بود. برخی از دانشمندان معتقدند که قوانین ناشناخته طبیعی ممکن است جلوی عملکرد درست کامپیوترهای کوانتومی را بگیرد. حال این ادعای گوگل، این نظریه را هم باطل می‌کند.

محققان گوگل در این مقاله نوشته‌اند: سرعت کوانتومی در یک سیستم واقعی دست یافتنی است و هیچ قانون طبیعی پنهانی وجود ندارد که جلوی آن را بگیرد.

این محققان همچنین پیش‌بینی کرده‌اند که قدرت رایانش کوانتومی، دو برابر ضریب نمایی رشد خواهد کرد و حتی از قانون مور هم سریع‌تر رشد خواهند کرد. قانون مور می‌گوید که قدرت کامپیوترها، تقریبا هر دو سال، دو برابر خواهد شد.

آزمایش گوگل چه بوده است؟
آزمایشی که در این مقاله تشریح شده، مربوط به ایجاد اعداد تصادفی از طریق یک سناریو اختصاصی مربوط به پدیده کوانتوم است. محققان می‌گویند که کامپیوتر کوانتومی‌شان در این آزمون، که شامل محاسبه خروجی مدارات کوانتومی مشخصی بوده است، از کامپیوترهای سنتی بهتر عمل کرده است.

این محققان می‌نویسند: پردازنده کوانتومی ما در مدت 200 ثانیه قادر به نمونه‌سازی یک میلیون نمونه از خروجی مدار کوانتومی بوده است، در حالی که یک سوپرکامپیوتر مدرن برای انجام کار مشابهی حدود 10 هزار سال وقت لازم دارد.

کامپیوتر کوانتومی گوگل که سیکامور (Sycamore) نام دارد، شامل 53 کیوبیت یا بیت کوانتومی است. بیت کوانتومی واحد سنجش قدرت این رایانه‌هاست. این تیم تحقیقاتی قبلا کامپیوتری 72 کیوبیتی طراحی کرده بودند.

محققان برآورد کرده‌اند که انجام آزمایش مشابهی روی سرورهای ابری گوگل 50 تریلیون ساعت طول خواهد کشید در حالی که پردازشگر کوانتومی این عمل را در 30 ثانیه انجام داده است.
به نوشته این محققان، پردازشگرهای کوانتومی برپایه ابررساناهای کیوبیتی حالا قادر به انجام محاسباتی بسیار فراتر از قدرت سوپرکامپیوترهای موجود هستند.

آنان افزوده‌اند: تا آنجا که می‌دانیم، این آزمایش نخستین محاسباتی است که فقط یک پردازشگر کوانتومی قادر به انجام آن بوده است.

چشم انداز
کسب‌وکارها امیدوارند که توسعه کامپیوترهای کوانتومی به دست غول‌های فناوری مانند گوگل، آی‌بی‌ام و اینتل و همچنین استارتاپ‌هایی مانند Rigetti Computing به دستاوردهای عظیم علمی و فنی در سال‌های آینده بینجامد. این پیشرفت‌ها می‌تواند به شرکت‌ها از ساخت داروهای جدید، کودها و باتری‌های مدرن گرفته تا بهینه‌سازی الگوریتم‌ها و مدل‌سازی‌های ریاضی کمک کند.

اما از سوی دیگر، برخی کارشناسان و محققان نسبت به بزرگ‌نمایی دستاوردها در زمینه رایانش کوانتومی هشدار می‌دهند.

داریو جیل، رییس بخش تحقیقات آی‌بی‌ام با بیان اینکه نباید از برتری کوانتومی به عنوان معیار سنجش پیشرفت در این حوزه از فناوری استفاده کرد، می‌گوید: این آزمایش و عبارت «برتری» تقریبا همه را به اشتباه می‌اندازد.

جیل با بیان اینکه آزمایش گوگل یک مورد کاملا ویژه بوده که در شرایط آزمایشگاهی انجام شده است، می‌گوید: این آزمایش‌ها کاربرد عملی ندارد.

وی می‌افزاید: کامپیوتر‌های کوانتومی هرگز به برتری  در مقابل کامپیوترهای سنتی نخواهند رسید، بلکه در هماهنگی  با آنها کار خواهند کرد؛ زیرا هر کدام توانایی‌های خاص خود را دارند.
جیم کلارک، مدیر آزمایشگاه سخت‌افزارهای کوانتومی اینتل نیز، آزمایش گوگل را یه دستاورد قابل توجه خواند و در عین حال گفت: تحقق به کامپیوترهای کوانتومی تجاری به این سادگی ممکن نیست و نیازمند پیشرفت‌های چشمگیر در حوزه تحقیق و توسعه است.

وی با تاکید براینکه به ظرفیت این فناوری اعتقاد دارد، دستاورد گوگل را تنها یک گام به پیش در ماراتون طولانی ساخت کامپیوترهای کوانتومی دانست.