9 واقعیت درباره محاسبات کوانتومی که هوش از سرتان خواهد برد
کامپیوترهای کوانتومی به درد مرور وب، چک کردن ایمیل یا اجرای نرم‌افزارهای معمول نمی‌خورند. در عوض این کامپیوترها با تکیه بر مبانی مکانیک کوانتوم (شاخه‌ای از علم فیزیک که 100 سال است دانش معمول بشر را به چالش کشیده است) ذره‌های بنیادین را دستکاری کرده و مسایلی را که تاکنون لاینحل مانده بودند، حل می‌کنند.
اگر فکر کنید که یک کامپیوتر کوانتومی با جادو کار می‌کند، چندان هم اشتباه نکرده‌اید. رویاهای داستان‌های علمی-تخیلی مثل سفر در زمان و تله‌پورت زمانی که درباره اشیایی به این کوچکی صحبت می‌کنیم (به چیزهایی کوچکتر از اتم فکر کنید) به رویدادهایی عادی تبدیل می‌شوند. قوانین معمول اینجا دیگر صدق نمی‌کنند.
این موارد قابلیت‌هایی هیجان‌انگیز به همراه می‌آورند، به خصوص در گرایشی از ریاضیات که بهینه‌سازی (Optimization) نامیده می‌شود. بهینه‌سازی تقریبا همان چیزی است که از نام آن برداشت می‌کنید: یافتن بهترین جواب ممکن از میان مجموعه‌ای عظیم از جوابهای احتمالی. برای چنین حوزه کوچکی از ریاضیات، محاسبات کوانتومی اساسی‌ترین مشکلات دنیای واقعی را حل می‌کنند. با انتخاب کدام مسیر یک کامیون می‌تواند در عین تحویل دادن تمام کالاها، کمترین مسافت را بپیماید؟ در یک فرودگاه شلوغ پروازها را چگونه تنظیم می‌کنید؟ اینها نمونه‌هایی از مسایل بهینه‌سازی هستند.
کامپیوترهای معمول برای انجام برخی از محاسبات بهینه‌سازی، بسیار ضعیف هستند. پروفسور دانیل لیدار (Daniel Lidar) مدیر علمی مرکز محاسبات کوانتومی لاکهید مارتین می‌گوید: «تلاش برای مشخص کردن تمام حالت‌های پیچ‌خوردگی یک پروتئین به زمانی چندین برابر عمر کیهان نیاز دارد، اما طبیعت همین کار را ظرف چند ثانیه یا حداکثر چند دقیقه انجام می‌دهد. به هر حال میلیاردها سال برای فکر کردن در این‌باره فرصت داشته است!»
به عبارتی دیگر می‌توانیم بگوییم محاسبات کوانتومی سعی می‌کند توانایی طبیعت برای تعامل با جهان را کنکاش کرده و تقلید کند. درک این مطالب به احتمال زیاد برای شما هم مشکل است، اما این تنها نوک قله کوه یخ است که از دل اقیانوس بیرون زده است. در ادامه ۹ واقعیت درباره محاسبات کوانتومی را مورد بررسی قرار خواهیم داد که احتمالا شما را هم به شدت شگفت‌زده خواهد کرد.
کامپیوترهای کوانتومی از مکانیک کوانتوم استفاده می‌کنند، و مکانیک کوانتوم دیوانه‌کننده است
قوانین حاکم بر دنیای ذرات میکروسکوپی که اتم‌ها را می‌سازند، به شدت با قوانین اشیا ماکروسکوپی که ما با چشم غیرمسلح میبینیم متفاوت است.
به عنوان مثال، ذرات کوانتومی در یک لحظه می‌توانند در دو محل مختلف باشند، می‌توانند در زمان به جلو یا عقب بروند و حتی از طریق چیزی که فیزیکدان‌ها به آن تونل زنی کوانتومی می‌گویند، تله‌پورت شوند! شبیه داستان‌های علمی-تخیلی به نظر می‌رسد، اما در دنیای کوانتومی اینها چیزهایی عادی هستند! و البته دانشمندان نمی‌توانند این موضوعات را به درستی تشریح کنند.
هیچ‌کس دقیقا نمی‌داند در داخل یک کامپیوتر کوانتومی چه می‌گذرد
یکی از پایه‌های اساسی مکانیک کوانتومی (و به صورت کلی علوم) این است که فعالیت ساده «مشاهده» خروجی یک رویداد مشخص را تغییر می‌دهد. [به این ترتیب نتیجه یک واقعه وقتی به آن نگاه می‌کنید، با زمانی که به آن نگاه نمی‌کنید متفاوت است.]
ما به دقت ابزارهای‌مان محدود هستیم و این موضوع به خصوص درباره چشمان کنجکاو دانشمندان صادق است. یک ذره کوانتومی که مورد مشاهده یا اندازه‌گیری قرار می‌گیرد برای همیشه تغییر کرده است!
بیت‌های صفر و یک دیجیتال را فراموش کنید، کامپیوترهای کوانتومی با کیوبیت‌ها کار می‌کنند و اینها چیزهایی وحشی هستند
یک کامپیوتر معمولی در هسته اصلی‌اش، فقط و فقط بیت‌ها را دستکاری می‌کند که درواقع نمادی از صفرها و یک‌ها هستند. یک کامپیوتر کوانتومی برای انجام پردازش‌هایش از بیت‌های کوانتومی استفاده می‌کند که کیوبیت نامیده می‌شوند. کیوبیت‌ها هم درست مانند بیت‌ها می‌توانند نشانگر صفر یا یک باشند، اما هنر اصلی آنها در وضعیت سومی است که می‌توانند به خود بگیرند. این وضعیت «فراوضعیت» یا superposition نامیده می‌شود، به این معنی که در یک لحظه می‌توانند هم صفر و هم یک باشند!
این قابلیت عجیب و غریب به این معنا خواهد بود که رشته‌ای از کیوبیت‌ها می‌تواند در یک لحظه نشانگر چیزهای متفاوتی باشد. به عنوان مثال یک مجموعه از کیوبیت‌ها که در حالت فراوضعیت قرار داشته باشند، می‌توانند در یک لحظه نشان‌دهنده چهار حالت مختلف مختلف باشند. [0و0] ، [0و1] ، [1و0] و [1و1].
به نظر شما هم زیادی پیچیده شد؟ مشکلی نیست. عده‌ای از هوشمندترین افراد دنیا که تمام عمرشان در این مورد تحقیق کرده‌اند هم مانند شما سردرگم هستند!
یک کامپیوتر کوانتومی مسایلی را حل می‌کند که حل‌شان برای کامپیوترهای معمولی ناممکن یا غیرعملی است
کامپیوترهای کوانتومی زمانی توانایی‌های خود را آشکار می‌کنند که نوبت به حل مسایل مربوط به بهینه‌سازی برسد. برخی از این مسایل آن‌قدر پیچیده هستند که یک کامپیوتر معمولی برای حل‌شان به زمانی بسیار زیاد (مثلا یک میلیارد سال) احتیاج خواهد داشت.
یکی از مثال‌های کلاسیک چنین مسایلی، مساله «تاجر دوره‌گرد» است. لیستی از شهرها و فاصله میان‌شان را در نظر بگیرید. تاجر دوره‌گردی وجود دارد که می‌خواهد به همه این شهرها سفر کند و در عین حال کوتاه‌ترین مسیر ممکن را بپیماید. تنها راه ممکن برای حل این مساله به کمک کامپیوترهای معمولی این است که تمام مسیرهای ممکن را محاسبه کنیم و طول هر یک را به دست بیاوریم تا در نهایت کوتاه‌ترین راه مشخص شود. اما این راه‌حل اصلا جذاب نیست!
بیت‌های کوانتومی را به یاد دارید که در یک زمان می‌توانستند بیش از یک حالت به خود بگیرند؟ چنین قابلیتی یعنی کامپیوتر کوانتومی می‌تواند در یک لحظه تعداد بیشماری حالت را به صورت همزمان آزموده و کوتاه‌ترین مسیر را ظرف چند ثانیه و نه چند میلیارد سال مشخص کند.
برخی فکر می‌کنند که کامپیوترهای کوانتومی محاسبات را در جهانی دیگر انجام می‌دهند
واقعا هیچ کس نمی‌تواند مشخص کند که کیوبیت‌ها چگونه در یک زمان می‌توانند بیش از یک حالت داشته باشند. این موضوع در طبیعت پیچیده ذرات کوانتومی نهفته است و تا کنون کسی نتوانسته است راز آن را فاش کند. اما اینکه ما چیزی را نمی‌فهمیم به این معنا نیست که وجود ندارد.
دانشمندان ایده‌های مختلفی درباره دلیل چنین امری دارند. برخی از آنها به نظریه «چند جهانی» اعتقاد دارند. این نظریه در فیزیک نظری معتقد است تعداد زیادی (احتمالا بی‌نهایت) جهان یا واقعیت دیگر نیز وجود دارد. در این مدل، یک کامپیوتر کوانتومی که در یک جهان در حال حل مساله تاجر دوره‌گرد است، ممکن است برخی از محاسبات را در جهان‌های موازی دیگر به انجام برساند و برخی از مسیرها را در دنیاهای دیگر بررسی کند تا زمان مورد نیاز برای انجام محاسبات را به شدت کاهش دهد.
کامپیوتر خانگی شما برخی از کارها را درست به خوبی یک کامپیوتر فوقالعاده گران‌قیمت کوانتومی انجام می‌دهد
کامپیوتر کوانتومی که در حال پیدا کردن بهترین مسیر برای آن تاجر دوره‌گرد است، کارش را درست براساس همان مبانی ریاضی انجام می‌دهد که کامپیوتر خانگی شما برای محاسبات به آنها تکیه می‌کند. منظور ما محاسبات جبری ساده (جمع و تفریق و . . .) است که همین حالا هم تا حد ممکن بهینه شده‌اند!
هیچ راه بهتری برای جمع کردن مجموعه‌ای از اعداد وجود ندارد، جز اینکه آنها را به ترتیب با هم جمع کنیم. راه ساده‌تری برای ضرب وجود ندارد، فقط ضرب کردن وجود دارد! در چنین شرایطی کارایی کامپیوتر شما درست به اندازه همان کامپیوتر کوانتومی است.
اگر کامپیوترهای کوانتومی دسترس‌پذیرتر و ارزان‌تر شوند، تحولی عظیم در حوزه رمزنگاری بوجود خواهند آورد
کامپیوترهای کوانتومی علاوه بر اینکه برای بهینه‌سازی مناسب هستند، تغییری شگرف در تصور ما از امنیت داده‌ها و رمزنگاری ایجاد خواهند کرد.
اینجا صحبت از کدهای تقریبا غیرقابل شکستن برای برقراری ارتباط امن میان هر دو نقطه دلخواه است.
کامپیوترهای کوانتومی برای اینکه درست کار کنند باید به شدت سرد شوند
سفر کلوین (حدود منفی 273 درجه سانتیگراد) یا صفر مطلق سردترین دمایی است که میتوان تصور کرد (یا شاید اندازه گرفت). این دمایی است که در آن جنبش تمام اتم‌های یک شیی متوقف شده و در نتیجه هیچ گرمایی تولید نمی‌شود.
دمای داخل کامپیوتر کوانتومی D-Wave Systems تقریبا روی 0.02 درجه کلوین تنظیم شده است!
کامپیوترهای کوانتومی از آن‌چه تصور می‌کنید سریعتر هستند
پروفسور کاترین مک‌گوچ (Catherine McGeoch) از دانشگاه آم‌هرست (Amherst) احتمالا نخستین کسی است که به نوعی سرعت کامپیوترهای کوانتومی را با کامپیوترهای معمولی مقایسه کرده است.
با حل مسایل مشابه او به این نتیجه رسیده است که نمونه‌های کوانتومی هزاران بار سریعتر هستند.
منبع (+)
این نوشته‌ها را هم بخوانید
چه جالب …فقط متوجه نشدم یعنی کامپیوتر های کوانتومی هم مثل کامپیوتر های ما دارای سی پی یو واین حرفا هستند؟؟؟خب سازنده این کامپیوترها کیا هستند؟؟؟یه دانشمند فیزیک یا یه برنامه نویس؟؟
دانشمندان فیزیک
مرسی دکتر جان …سرچ کردم و بیشتر در موردش خودنم …. مقاله خیلی خیلی خوبی بود ….
خب سوال اصلی اینجاس که چطور میشه چیزی رو ساخت که از طرز کار کردنش سر در نمیشه آورد؟!..فکر میکنم یک فیلسوف اینو ساخته باشه تا یه متخصص علوم کامپیوتر یا برنامه نویس یا یک دانشمند.
کوانتوم امروزه با شاخه‌هایی از فلسفه،بخصوص فلسفه علم و آفرینش همراهی گسترده‌ای دارد.
بیشتر به فیزیک مربوطه تا فلسفه …فکر کنم به خاطر این میگی فلسفه چون گیج کنندس و به این آسونیام قابل درک نیست…..
من که کاملا گیج شدم
آقای شریف پور عالی بود. بسیار ممنونم . راستش اولین پست هست که در مورد کامپیوتر های کوانتومی به خوبی توضیح میده نه اینکه فقط اخبار مربوط به اونها رو منتشر کنه
مطلبتان دارای برخی حقایق هست که واقعا وجود دارند و نمیشه انکار کرد که در رایانش کوانتومی یکی از حوزه های فیزیک هست که داره کارهای گسترده ای در اون میشه
اما ناآگاهی نویسنده از فیزیک باعث شده که متن به ابتذال کشیده بشه و از اصطلاحات دهن پرکنی استفاده بشه که در شان وبگاه پربازدیدی مثل یک پزشک نیست:
مثلا:
“ذرات کوانتومی می‌توانند در زمان به جلو یا عقب بروند و حتی از طریق چیزی که فیزیکدان‌ها به آن تونل زنی کوانتومی می‌گویند، تله‌پورت شوند! شبیه داستان‌های علمی-تخیلی به نظر می‌رسد، اما در دنیای کوانتومی اینها چیزهایی عادی هستند! و البته دانشمندان نمی‌توانند این موضوعات را به درستی تشریح کنند.”
آقای شریف پور این بخش از متن شما اساسا مهمله !
چه کسی گفته ذرات کوانتومی می توانند در زمان به جلو یا عقب بروند، اصلا ذرۀ کوانتومی یعنی چه؟ دیوید کاپرفیلد؟
تله پورت کوانتومی اساسا مفهومی است 180 درجه متفاوت با چیزی که شما اشاره می کنی
تونل زنی کوانتومی چه ربطی به تله پورت دارد ؟
اصلا از این شبه فَکت ها بگذریم و گزارۀ شما را از نظر دستوری بررسی کنیم
اگر در دنیای کوانتومی اینها چیزهایی عادی هستندچرا “دانشمندان نمی‌توانند این موضوعات را به درستی تشریح کنند”
یک سری چیزهایی را در هم آمیخته اید و مخلوطی عجیب از خرافات و علم و رویاپردازی را به خورد خوانندگانتان می دهید؟
دست بردارید از این مبتذل کردن علم
بعنوان یک خواننده پیگیر این وبگاه، عمیقا متاسف میشم که مطلبی این چنینی رو نشر می دین
درود بر شما
اگر انتقاد می کنید باید با دلیل و برهان باشد .
اگر می گویید 180 درجه اختلاف دارد پس تعاریف را میدانید
خواهشمند است آنها را همین جا تعریف کنید تا مطلب درستی و یا نادرستی اش روشن شود.
سلام دوست عزیز
ممنون از حساسیتی که در مورد مطالب این وبلاگ به خرج می دید. متاسفانه همون طور که اشاره کردید، یکی از دلایلی که باعث شده این مقاله از دید شما غلط و اشتباه باشه، ناآشنایی من با فیزیک کوانتوم بوده. اما به نظرم اگر لطف کنید و به منبع خبر سر بزنید میبینید که من تقریبا عین مطلب رو ترجمه کردم. اگر جایی از تونل زنی کوانتومی و غیره صحبت شده در متن اصلی به اون شکل بوده.
اگر جایی رو در متن اصلی دیدید که من اشتباه ترجمه کردم تذکر بدید با کمال میل اصلاح میکنم.
منبع انگلیسی که گذاشته بودید رو دیدم!
متاسفانه ترجمۀ شما درست و صحیح بود !
از این رو میگم متاسفانه که این پدیدۀ “ابتذال به دلیل عامه فهم کردن مطالب پیچیده و دشوار” یک امر فراگیر هست. من رویکرد سایتی که ازش منبع دادین رو نمی دونم ولی بعنوان یه کارشناس ارشد فیزیک از دانشگاه صنعتی شریف می تونم این اطمینان را به شما و خوانندگان این وبلاگ بدم که اون بخش از مطلب کاملا غلط هست و هیچ فیزیکدانی قبولش نداره. و این سایت هم رویکردی تجاری داره و مورد تایید جامعۀ علمی فیزیک نیست که بخواد مورد منبع قرار بگیره، اگه مثلا به خبری در مورد آخرین فناوری تاچ گوشی سامسونگ به این سایت ارجاع بدین قابل اتکاست، اما در مورد دانش پیچیدۀ فیزیک نه!
در بعضی جاهای مکانیک کوانتومی بر سر تفاسیر مشکل وجود داره و آراء دوگانۀ متفاوتی وجود داره که هنوز سرش بحث میشه. اما در این مورد می تونم بهتون بگم مطمئنا غلط است و اینکه منبعی خارجی هم آن را نوشته باشه دلیل بر صحتش نیست..
پدیدۀ تله پورت در مکانیک کوانتومی کاملا متفاوت با فیلم های علمی تخیلی ست. اینجا خبری از دورفرستی خود شخص( معادل فارسی تله پورت ) نیست. این اطلاعات هستند که فرستاده میشن و بازیابی میشن مثلا اطلاعات یک اتم نقره (طبعا در مثل جای مناقشه نیست ) با خصوصیات اسپینی خاص رو تله پورت می کنیم و در جای دیگر روی اتم نقرۀ دیگه ای این اطلاعات رو سوار می کنیم و چون فرض می کنیم همۀ اتم های یک ایزوتوپ خاص در همه جای دنیا یکی هستند، انگار می توان کرد که اتم نقره رو تله پورت کرده ایم.
می بینید چقدر داستان با اون چیزی که فکر می کنید متفاوته؟
برای انسان شما باید تک تک اتم‌ها، تک تک خواص اون ها، ارتباط های ارگانیک سلول ها و … بی نهایت اطلاعات دیگه رو تله پورت کنید، و بعد تازه یک کپی از خودتون اونور داشته باشید تا این حجم اطلاعات ( که هنوز حجم عظیمی از اون رو بشر نمی دونه ) رو روی اون کپی پیاده سازی کنید و امیدوار باشید کار کنه
(تازه اگه بحث های نوروساینسی مفصل رو نادیده بگیریم )
پدیدۀ کوانتومی که در Teleportation دخیل هست در هم تنیدگی کوانتومی هست
Quantum Entanglement و با تونل زنی کوانتومی متفاوته.
بحث در زمینۀ محاسبات کوانتومی مفصله ولی فکر نمی کنم اینطور مقاله‌ها روش مناسبی برای معرفی اون ها باشه. این گونه مقالات خرافاتی هستند که قالب مدرن به خودشون گرفتن. البته که حقایق زیادی در بر دارن اما فکر نمی کنم ترویج افکار غلط به هیچ وجهی پسندیده باشه.
وحید عزیز
باز هم ممنون از همت و پیگیری ات. من یک پیشنهاد دارم. آیا فرصت و حوصله این رو داری که هر کدوم از اون 9 مورد رو اصلاح کنی و علمی دقیقش رو با نثری کم و بیش ساده (نه در اون حدی که به قول خودت باعث لوث شدن مطلب بشه) برام ایمیل کنی؟
یا اصلا مستقل از اون نه مورد قسمتهای مشکل دار مطلب رو بازنویسی کنی؟ احتمالا بتونیم در یک پست مجزا و با اسم خودت منتشرش کنیم.
ارادت
پیشنهاد خوبی است. خب عملا در مورد رایانش کوانتومی متن ساده و در عین حال دقیق کم داریم. منبع این پست هم که به قول شما ار فطر ساده‌نویسی اشتباهاتی داشته.
نمی دونم ادیت کردن یک متنی که کامل در جایی نوشته شده کار درستی باشه یا نه
اما سعیم رو می کنم
البته در فرصت مقتضی
در انتها هم “برگرفته از فلان منبع” رو ذکر می کنیم.
از اونجایی که گرایش خود من فیزیک نظری هست، آشنایی و تسلط کاملی روی این مباحث ندارم و ایرادهام در حد مبانی مکانیک کوانتومی بود
پس سعی خواهم کرد در اولین فرصت متنی مناسب رو با مطالعه و تحقیق آماده کنم و براتون بفرستم
من این مقاله را برای دوستم که دانشجوی دکترای کوانتوم کامپیوتینگ است فرستادم. چون به نظرم مقاله بسیار ناعلمی و عجیب آمد. ایشان گفتن که بالای 90 درصد مقاله غیر علمی و نادرست است. و گفت که خود مقاله اصلی هم مقاله ی خوبی نیست و غلطهای بسیار زیادی توش داره. و این لینک را فرستاد برای اطلاعات پایه و دست درباره QC:
http://iqc.uwaterloo.ca/welcome/quantum-computing-101
در ضمن، سوپر پوزیشن معنی اش می شه:
“بر هم نهی” یا “جمع آثار” و نه “فرا وضعیت”!!!
مثلا اگه یه وزنه ی یک کیلویی یک فنر را 2 سانتیمتر افزایش طول می ده و یک وزنه ی دو کیلویی، 4 سانتیمتر افزایش می ده، پس اگه هر دو تا وزنه را آویزان کنیم، فنر 2+4 یعنی 6 سانتیمتر افزایش طول پیدا خواهد کرد.
البته علاوه بر این اشتباهات ترجمه ی نسبتا زیادی توی متن بود.
با دلایلی که آوردین موافق نیستم
1. مسئله آشنایی یا عدم آشنایی با موضوعات فیزیکی نیست، آخه این مواردی که پایین میارم چی ان؟!!!
“و البته دانشمندان نمی‌توانند این موضوعات را به درستی تشریح کنند.”
“به نظر شما هم زیادی پیچیده شد؟ مشکلی نیست. عده‌ای از هوشمندترین افراد دنیا که تمام عمرشان در این مورد تحقیق کرده‌اند هم مانند شما سردرگم هستند!”
2. فرض منبع اطلاعات غلط داشته، باز هم مسئله ی انتخاب منبع نامعتبر به شما بر می گرده
3. خیلی روی این مطلب مانور داده شده که دارن از فلان موضوع استفاده می کنن ولی خوب سر در نمیارن که چطور کار می کنه، آخه چطور میشه از چیزی که نمی دونی چطور کار می کنه، سوارش شی و استفاده کنی؟!!!
سلام.مطلبتون واقعااااا فوق العاده بود.من چهارده سالمه و شیفته ی فیزیک کوانتوم و هرچیزی درباره ی اون هستم.ولی فک کنم یه جورایی حق با شما هست آقای وحید ولی یه جورایی هم نیست.درسته که ذرات نمیتونن در زمان جابه جا بشن )البته در حالت عادی(ولی دانشمندا تونستن یه ذره فوتون رو تله پورت کنن.و درمورد حرکت سریعتر از نور با خمش فضا،خوب یه جورایی ذره های وجود ما هستن که به اون مکان مشخص منتقل میشن نه؟و به نظرم ذرات کوانتومی هم فقط تحت یه نیروی شدید میتونن در زمان حرکت کنن.
راستی کسی میدونه چه طوری میتونم یه سری از اخبار علمی رو که توسط سیا امنیتی شده و چیززیادی راجع به اون تو سایت ها نیست پیدا کنم؟؟؟؟؟؟؟؟
ممنون از مقاله‌تون و معرفی یکی از هیجان‌انگیزترین زمینه‌های تحقیقاتی در وب فارسی. با اینحال چند نکته‌ی انتقادآمیز نسبت به این مقاله دارم:
۱. در این مقاله هرجا اسم از پیچیدگی، یا بسیار پیچیده است و … آمده به نحوی القاء شده که انگار حل مسئله بسیار پیچیده است. واقعیت این است که این پیچیدگی از منظر Computational Complexity است یعنی تعداد حالت‌های ممکن یک جواب. حال چه بسا این تعداد حالت‌ها نتیجه‌ی یک عمل ساده باشند. به عنوان مثال بسیاری از الگوریتمهای حال حاضر رمزنگاری نامتقارن مثل RSA براساس مسئله‌ی دبیرستانی Factoring هستند مسئله بسیار ساده و قابل فهم هست اما یافتن سوزن در انبار کاه است!
۲. در جای‌جای این مقاله طوری عنوان شده که انگار افراد متخصص در زمینه‌ی محاسبات کوانتومی یا به طور وسیع‌تر فیزیک‌دانان کوانتومی خود هم نمی‌دانند که چه می‌گویند یا برای آنها هم همه چیز چندان قابل فهم نیست. معمولا هم به یک نقل قول معروف از ریچارد فاینمن ختم می‌شود…………اما مسئله‌ی غامض بودن فیزیک کوانتوم برای اهل فن مربوط به پیچیدگی ریاضی یا پیچیدگی خود مسئله نیست بعکس شما با کمی یادگیری مثلا Operator Theory در ریاضیات بسیاری از مسائل برای شما راحت می‌شود. پیچیدگی مورد اشاره در مورد فیزیک کوانتوم مربوط به «غیرشهودی» بودن نتایج است که با شهود روزمره‌ی ما در تناقض کامل است.
۳. در مورد رمزنگاری دو بحث وجود دارد که اینجا با هم خلط شده‌اند. یکی اینکه به خاطر توانائی بالاتر کامپیوترهای کوانتومی سیستم‌های رمزنگاری که اغلب Computationally Secure هستند و نه Mathematically Secure مجبور هستند به طور متناسب پیشرفت کنند. مسئله‌ای دیگر بحث One-Time pad هست که به کمک کانال کوانتومی قابل پیاده‌سازی است که یک Mathematicallly Secure سیستم است. این کانال کوانتومی به طور مستقیم ربطی به کامپیوترهای کوانتومی ندارد.
غیرشهودی
یک درسنامه به زبان فارسی دربارهٔ محاسبات کوانتومی این‌جاست:
http://sharif.edu/~vahid/teachingQC.html
(نوشتهٔ دکتر وحید کریمی‌پور، دانشکدهٔ فیزیک دانشگاه شریف)
البته این درس برای دانشجویان کارشناسی ارشد و دکتری در رشتهٔ فیزیک نوشته شده. انتظار مطالب عامه‌فهم نداشته باشید.
حل دقیق ( شمارش تمامی حالات ممکن و انتخاب بهترین جواب) برای مساله فروشنده دوره گرد بکمک کامپیوتر های معمولی امری زمان بر است اما با روش های فرا ابتکاری (meta-heuristic) میتوان با همین کامپیوتر های معمولی در چندثانیه جوابهای نزدیک بهینه برای آنها پیدا کرد.
اینجا گفته شد که یک نمونه از مسئله ی “تاجر دوره گرد” به وسیله ی کامپیوتر های کوانتومی در چند ثانیه قابل حل هستند در حالی که برای کامپیوتر های معمولی چند میلیارد سال زمان می برد.
ولی این مسئله جزو مسائل NP-Complete هستش و در حال حاضر برای هیچ کدام از این مسائل راه حل معقول (چند جمله ای) چه به وسیله ی کامپیوتر های معمولی و چه به وسیله ی کامپیوتر های کوانتومی پیدا نشده. و کامپیوتر های کوانتومی فعلا برتری خاصی نسبت به کامپیوتر های معمول در حل مسائل NP-Complete ندارند.
ولی مسائلی نیز هستند که در حال حاضر راه حل در زمان معقول (چند جمله ای) بر روی کامپیوتر های معمولی ندارند ( یعنی راه حلی تا به امروز پیدا نشده، ولی اثبات هم نشده که راه حل چند جمله ای ندارند)، ولی بر روی کامپیوتر های کوانتومی راه حل در زمان معقول (چند جمله ای) دارند. (به عنوان مثال مسئله ی تجزیه ی اعداد طبیعی به اعداد اول که به وسیله ی الگوریتم شُر (shoar’s algorithm ) بر روی کامپیوتر های کوانتومی در زمان چند جمله ای قابل حل است)
حل مسائل بهینه سازی که اغلب NP-complete هستند نیاز به استفاده از روشهای ابتکاری داره و یکی از این روشهای ابتکاری الگوریتمهای تکاملی هستند که برای مسائلی با مقیاس بزرگ نیاز به تعداد تکرار زیادی برای همگرا شدن و رسیدن به پاسخ بهینه دارند و انجام دادن این کار روی کامپیوترهای غیر کوانتومی زمان زیادی نیاز دارد.
مثال ساده تر راه های مارپیچ یادتون میاد باید راه خروج پیدا میکردی یا بمب بست میخوردی باید تک به تک راه ها رو امتحان میکردی تا راه خروجی پیدا میکردی تو کامپیوتر های کلاسیک هم مهینه آقای Xاز نقطه ورود همه راها بره تا خروجی رو پیدا کنه
این موضوع با سرعت بالا اتفاق می افته واما… کامپیوتر های کوانتومی وضعیت فرق می کنه فرض کنید آقای x از ورود ((همزمان در یک زمان واحد)) همه راه ها رو میره راه خروجی رو پیدا میکنه. کامپیوتر های کلاسیک وکامپیوتر های کوانتومی وقتی زیر پردازش سنگین وپیچیده میره مشخص میشه کامپیوتر های کوانتومی سریعتره
Traditionally these are questions for philosophy, but philoso- phy is dead. Philosophy has not kept up with modern develop- ments in science, particularly physics. Scientists have become the bearers of the torch of discovery in our quest for knowledge.
Stephen Hawking
دوست عزیز، این نظر هاوکینگ رو اکثر جامعه فیزیک قبول ندارن. مخصوصا کسایی که تو زمینه های بنیادی فیزیک کار میکنن.
با ساختن گیت‌های پایه And و Or و Not با اتم‌ها یا ذرات کوچکتر، و حل مساله کنار هم قرار دادنشون میشه کامپیوتر ساخت ولی این کامپیوتر باز هم مبتنی بر کامپیوترهای امروزیه، اما فوقالعاده سریعتر.
وقتی مساله حالت سوم بیت پیش میاد دیگه جدول صحت گیت های فوق مث قبل نیست و هر گیت دو بیتی، بجای 4 حالت، 8 حالت خواهد داشت!
یک نکته جالب توی این پست این بود که گفتید دانشمندان نمیتونند اون رو توصیف کنند! دقیقاً هرچقدر علم تخصصی‌تر میشه (مشابه مدل دایره دانش بشر) دیگه توصیف اون برای بازه زیادی غیر ممکن میشه. کوانتوم در این نمودار دایره‌ای به شدت میل به نوک‌تیز بودن داره.
سلام
خیلی جالب بود
البته superposition در فارسی «برهم‌نهی» ترجمه می‌شود نه «فراوضعیت».
سلام و خسته نباشید خیلی مقاله ی حالبی بود ولی من نفهمیدم این کامپیوتر ها توی همین دنیا هستند(استفاده میشند)؟ـخه اصلا قابل درک نیستند
خیلی قابل توجه بود.
کاش مقالات کامل‌تری در مورد کوانتوم به زبان فارسی در دسترس بود.
با سلام من بعنوان لیسانس نرم افزار و آشنا با روشهای فریب دهنده فروش معتقدم که این مقاله فقط جهت تبلیغات کامپیوترهای D-wave کوانتومی است و نویسنده خواسته بدون وارد شدن به جزئیات ریز بحثهای آزار دهنده کوانتومی و فقط دادن یک رویا پردازی محصولات شرکت مذکور را تبلیغ کند. البته هر سایتی خوانندگان خاصی دارد در نتیجه سایتی که شما برای ترجمه انتخاب کردین مطالبش مورد قبول افراد متوسط علمی است…
بی خیال بابا معلوم هست چی میگی؟مگه شامپو هست بریم بخریم
من یه کامپیوتر دارم که هاردش مدل کوانتوم است مانیتورش هم کوانتوم است و کیسش هم کوانتوم است یه سیستم کوانتوم کامل روش ویندوز 3.1 نصبه که قوی ترین سیستم عامل زمان خودش بوده خواستید می فروشم قیمت مقطوع
مال من که یونیکس نصبه.
به نظر تعمدا می خواهید خواننده را گیچ کنید!
به نظرم مساله مهم اینه که لذت بردیم
فیزیک هم چندان علم پیچیده ای نیست، این رو از من بشنوید. (دکتر هوشیار باقی- دکترای فیزیک دانشگاه تهران)
سازنده این کامپیوتر یک ایرانی از دانشگاه MIT می باشد که در حال حاضر در شرکت گوگل در حال پژوهش می باشد.
این کامپیوتر ها فقط برای انجام محاسبات احتمال و استاتیستیک به کار می رود.
والا که ما نفهمیدیم چیه. کلا مبهم نوشته شده بود اصلا معلوم نیس داره چی رو توضیح میده و چی میگه!
در واقع بیشتر شبیه خبر بود تا توضیح علمی یا معرفی
سلام به همگی. کسی هست کمکم کنه؟ شنیدم دانشمندای سویدی روشی واسه حل مشکل رمزنگاری کوانتومی پیدا کردن ولی نمیشه اون روش رو تو سایت پیدا کنم کسی هست بدونه؟
با عرض سلام و خسته نباشید
ممنون از مطالب عالیتتون .بنده دانشجوی کارشناسی ارشد معماری کامپیوتر هستم و علاقه زیادی به محاسبات کوانتومی , اگه میشه دکتر شریف پور تقاضا کنم یه سری مقاله در این رابطه برای بنده ایمیل بفرمایید
عرض سلام و خسته نباشید به خاطر مطلب خوبتون و همچنین یه سوال درباره ی فیزیک کوانتوم داشتم که ممنون میشم اگه جواب بدین این طور که من شنیدم فیزیک کلاسیک یا نیوتنی بخشی از فیزیک کوانتوم هست و همچنین شنیدم که قوانین فیزیک کوانتوم رو نمیشه با فیزیک کلاسیک توجیه کرد میخواستم ببینم این مطلب درسته یا نه و اگر درسته نمونه هایی رو مثال بزنین از فیزیک کوانتوم که نمیشه با فیزیک نیوتنی توجیه کرد…
با توجه به اون چیزی که مطالعه کردم فکر نمیکنم d-wave یک دستگاه محاسبات کوانتومی باشه ! و این که توان 128 کیوبیتی هم داره صرفاً یک غلو هست این یک برداشت از عملکرد یک دستگاه هست
این که ما بتونیم در وضعیت اتم ها تغییر ایجاد کنیم و از ایجاد این تغییرات با استفاده از آشکار ساز در پردازش کمک بگیریم با اون چیزی که از فیزیک کوانتوم خوندیم متفاوت هست . اساساً این که میگن کیوبیت میتونه حالت های مختلفی به خودش بگیره … صرفاً یک چیز طنزی هست … این چیزی که ساختن هنوز تو موقعیتی نیست که ما دقیقاً بتونیم موقعیت بینابینی میان 2 پایه رو تعیین کنیم . چون در منطق کوانتوم میگیم بعد از اندازه گیری وضعیت برای همیشه عوض میشه ! انگار یک موجود زنده هست انگار قبل از این که ما ببینیم تشخیص میده و وضعیتش رو عوض میکنه به هر حال این فقط یک شیوه جدید پردازش هست
فکر نمیکنم کلمه محاسبات کوانتومی تا زمانی که اتفاقی که بین وضعیت های پایه میفته توسط ما کنترل نشه کلمه درستی باشه …. بزارید اینطور بگم ما علاقه خاصی داریم که تفسیر های فیزیکی رو برای واقعیاتی که میبینیم اطلاق بدیم که لزوماً هم درست نیست ما در واقع هنوز نمیدونیم کوانتوم و رفتار کوانتومی دقیقاً چی هست . حتی نمیتونیم یک تفسیر پیشاهنگی هم ازش بدیم همش فرضیات و محاسبات هست از این مدل هایی که از 2 طرف تخته شروع میکنی به یک جواب میرسی
اینها تئوری هست . ما نشناختیم فیزیک و نحوه رفتار کوانتوم رو …… هیچوقت نمیتونیم بگیم محاسبات کوانتومی ……
معذرت میخوام حالت گنده گوزی داره ! واسه کسی که هنوز حتی نتونسته رفتار کوانتومی ذرات رو به درستی تشخیص بده
این یک روش جدید محاسبات هست که معلوم هم نیست چی هست O_o یک چیزی تف جفت کن درست کردند حالا باید در موردش بحث کنند چی ساختن!
سلام موضوع پژوهشی رایانش کوانتومی به نظر شما در حد یک دانشجوی ارشد مهندسی نرم افزار برای کار پایان نامه هست ؟
اینکه میگن کامپیوتر های کوانتومی در بعد های موازی در زمان کار می کنند واقعا دور از ذهن است و البته فکر کنم مدرکی ندارند ولی خب از علم هیچ جیز بعید نیست