واقعیتهایی درباره محاسبات کوانتومی که هوش از سرتان خواهد برد
دنیای کامپیوترهایی که امروز میشناسیم، علیرغم تمام قدرتشان، در برابر برخی از مسائل پیچیده طبیعت به بنبست میرسند. آشنایی با محاسبات کوانتومی (Quantum Computing) نهتنها یک سفر علمی مهیج است، بلکه برای هر کسی که میخواهد بداند آینده تکنولوژی به کدام سمت میرود، ضرورتی انکارناپذیر محسوب میشود. در این مطلب برآنیم تا بررسی کنیم که چرا غولهای فناوری میلیاردها دلار روی ذراتی سرمایهگذاری میکنند که حتی با قویترین میکروسکوپها هم دیده نمیشوند. آیا واقعاً این دستگاهها میتوانند رمزنگاریهای کنونی را در چند ثانیه بشکنند یا همه اینها صرفاً یک بزرگنمایی تبلیغاتی است؟ بیایید با هم مرور کنیم که چرا میگویند این کامپیوترها در جهانهای موازی محاسبات خود را انجام میدهند.
آنچه در این مقاله خواهید خواند:
- ۱. منطق دیوانهوار مکانیک کوانتومی
- ۲. معمای ناظر و جعبه سیاه کوانتومی
- ۳. کیوبیتها: فراتر از صفر و یک
- ۴. پادشاهی در قلمرو بهینهسازی
- ۵. فرضیه چندجهانی و محاسبات موازی
- ۶. جایی که کامپیوتر شما هنوز برنده است
- ۷. پایان عصر امنیت کنونی
- ۸. سکوت مطلق در دمای انجماد کیهانی
- ۹. سرعتگیری در ابعاد خیرهکننده
- ۱۰. نقشه راه آینده و تجاریسازی
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.
۱. منطق دیوانهوار مکانیک کوانتومی
قوانین حاکم بر دنیای ذرات میکروسکوپی که اتمها را میسازند، به شدت با قوانین اشیا ماکروسکوپی که ما با چشم غیرمسلح میبینیم متفاوت است. در این قلمرو، ذرات میتوانند در حالتی به نام درهمتنیدگی (Entanglement) قرار بگیرند که در آن جفتهای ذرهای حتی در فاصله میلیونها کیلومتری، به صورت آنی بر یکدیگر اثر میگذارند. انیشتین این پدیده را «اقدام شبحوار در فاصله دور» مینامید چون با درک کلاسیک ما از سرعت نور در تضاد بود. محاسبات کوانتومی از همین ویژگیهای عجیب برای ایجاد پیوندهای اطلاعاتی استفاده میکند که در کامپیوترهای معمولی غیرممکن است. این سیستمها به جای مسیرهای خطی، از پتانسیل تمام حالتهای ممکن به صورت همزمان بهره میبرند.
۲. معمای ناظر و جعبه سیاه کوانتومی
یکی از پایههای اساسی مکانیک کوانتومی این است که فعالیت ساده «مشاهده» خروجی یک رویداد مشخص را تغییر میدهد. این یعنی تا زمانی که ما به یک سیستم کوانتومی نگاه نمیکنیم، آن سیستم در تمام حالتهای ممکن خود غوطهور است. اما به محض اینکه بخواهیم نتیجه را اندازهگیری کنیم، سیستم به یک حالت قطعی فرو میپاشد (Collapse). این موضوع چالش بزرگی برای مهندسان است چون باید بدون تخریب اطلاعات، محاسبات را تا مرحله نهایی پیش ببرند. در واقع یک ذره کوانتومی که مورد مشاهده یا اندازهگیری قرار میگیرد برای همیشه تغییر کرده است.
۳. کیوبیتها: فراتر از صفر و یک
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 (Qubit) 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، اگر شما ۱۰ بیت معمولی داشته باشید، فقط میتوانید یکی از ۱۰۲۴ حالت ممکن را در یک لحظه ذخیره کنید. اما ۱۰ کیوبیت میتوانند تمام آن ۱۰۲۴ حالت را به صورت همزمان در خود جای دهند و روی آنها پردازش انجام دهند. این جهش در ظرفیت محاسباتی، مقیاسپذیری سیستم را به صورت نمایی افزایش میدهد. حتی هوشمندترین افراد دنیا که تمام عمرشان در این مورد تحقیق کردهاند هم گاهی از تصور این حجم از موازیسازی سردرگم میشوند.
۴. پادشاهی در قلمرو بهینهسازی
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. مثال کلاسیک این موضوع، مسئله «تاجر دورهگرد» است که در آن باید کوتاهترین مسیر بین چندین شهر پیدا شود. در حالی که کامپیوترهای فعلی باید تکتک مسیرها را امتحان کنند، نسخه کوانتومی تمام مسیرها را همزمان «احساس» میکند. این ویژگی در کشف داروهای جدید و شبیهسازی مولکولهای پیچیده، انقلابی به پا خواهد کرد.
۵. فرضیه چندجهانی و محاسبات موازی
واقعا هیچ کس نمیتواند به طور قطع 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. برخی از فیزیکدانان برجسته مانند دیوید دویچ (David Deutsch) معتقدند که کامپیوترهای کوانتومی در واقع از پتانسیل «جهانهای موازی» برای محاسبات خود استفاده میکنند.
طبق این تعبیر، وقتی یک کامپیوتر کوانتومی در حال پردازش است، هر شاخه از محاسبات در یک نسخه از واقعیت پیش میرود. در نهایت، تداخل این شاخهها در دنیای ما منجر به استخراج پاسخ نهایی میشود. این ایده اگرچه بیشتر شبیه فیلمهای کریستوفر نولان است، اما از نظر ریاضی یکی از مدلهای معتبر برای توجیه قدرت بیپایان کوانتوم محسوب میشود. دانشمندان ایدههای مختلفی دارند و برخی هنوز به دنبال توضیحات سادهتری در فیزیک کلاسیک پیشرفته میگردند.
۶. جایی که کامپیوتر شما هنوز برنده است
اشتباه نکنید؛ قرار نیست به زودی برای بازی کردن یا نوشتن یک نامه اداری سراغ کامپیوتر کوانتومی بروید. کامپیوتر کوانتومی که در حال پیدا کردن بهترین مسیر برای آن تاجر دورهگرد است، در کارهای روزمره ضعیف عمل میکند. برای محاسبات جبری ساده مثل جمع و تفریق، پردازندههای سیلیکونی کنونی تا حد نهایی بهینه شدهاند. در واقع، معماری کلاسیک برای کارهایی که نیاز به منطق مرحلهبهمرحله دارند، بسیار ارزانتر و سریعتر است. بنابراین لپتاپ شما همچنان بهترین ابزار برای کارهای روزانه باقی خواهد ماند.
۷. پایان عصر امنیت کنونی
بزرگترین وحشت سازمانهای امنیتی و بانکها، روزی است که یک کامپیوتر کوانتومی با تعداد کیوبیت کافی ساخته شود. الگوریتمهای رمزنگاری فعلی مثل (RSA) بر پایه سختی تجزیه اعداد بسیار بزرگ به اعداد اول استوار هستند. یک کامپیوتر کلاسیک برای شکستن این رمزها به قرنها زمان نیاز دارد، اما الگوریتم کوانتومی شور (Shor’s algorithm) میتواند آن را در دقایقی کوتاه انجام دهد. این موضوع باعث شده تا شاخه جدیدی به نام «رمزنگاری پساکوانتومی» برای مقابله با این تهدید احتمالی در آینده ایجاد شود. در عین حال، خود کوانتوم نویدبخش ارتباطات کاملاً غیرقابل شنود از طریق توزیع کلید کوانتومی است.
۸. سکوت مطلق در دمای انجماد کیهانی
برای اینکه یک پردازنده کوانتومی کار کند، باید از تمام نویزهای محیطی دور بماند. کوچکترین گرمایی باعث جنبش اتمها شده و حالت کوانتومی کیوبیتها را از بین میبرد (Decoherence). به همین دلیل، قلب یک کامپیوتر کوانتومی در دمایی حدود ۰.۰۱۵ کلوین نگهداری میشود که از فضای بینستارهای هم سردتر است. این یخچالهای غولپیکر از ایزوتوپهای کمیاب هلیوم برای رسیدن به نزدیکی صفر مطلق استفاده میکنند. در واقع این دستگاهها حساسترین سیستمهایی هستند که بشر تاکنون برای حفظ پایداری ذرات ساخته است.
۹. سرعتگیری در ابعاد خیرهکننده
پروفسور کاترین مکگوچ (Catherine McGeoch) از دانشگاه آمهرست احتمالا نخستین کسی است که به نوعی سرعت کامپیوترهای کوانتومی را با کامپیوترهای معمولی مقایسه کرده است. او در آزمایشهای خود متوجه شد که برای حل مسائل خاص بهینهسازی، سختافزار شرکت دی-ویو (D-Wave) حدود ۳۶۰۰ بار سریعتر از بهترین کامپیوترهای کلاسیک عمل میکند. البته این مقایسه همیشه مورد بحث بوده است، زیرا الگوریتمهای کلاسیک هم هر روز در حال پیشرفت هستند. با این حال، در مسابقه برتری کوانتومی (Quantum Supremacy)، گوگل اعلام کرده که کاری را که ابرکامپیوترهای فعلی در ۱۰ هزار سال انجام میدهند، در ۲۰۰ ثانیه به پایان رسانده است.
۱۰. نقشه راه آینده و تجاریسازی
ما اکنون در دورانی هستیم که به آن عصر «کوانتوم مقیاس متوسط نویزدار» یا (NISQ) گفته میشود. در این مرحله، کامپیوترها هنوز خطاهای زیادی دارند و نیاز به سیستمهای اصلاح خطا (Error Correction) در آنها حیاتی است. شرکتهایی مثل IBM و ریگتی (Rigetti) نقشه راههایی برای رسیدن به هزاران کیوبیت پایدار در سالهای آینده منتشر کردهاند. با پیشرفت در علم مواد و نانوتکنولوژی، انتظار میرود این غولهای سرد و گرانقیمت به تدریج جای خود را به سیستمهای پایدارتر بدهند. آیندهای که در آن کشف آلیاژهای جدید برای باتریها یا کودهای شیمیایی ارزانتر به دست کوانتوم انجام میشود، بسیار نزدیکتر از آن است که تصور میکنیم.
سوالات متداول هوشمند (Smart FAQ)
جمعبندی نهایی
محاسبات کوانتومی نه یک تکامل تدریجی، بلکه یک جهش پارادایمی در شیوه تعامل انسان با اطلاعات است. ما از دنیای قطعی صفر و یکها به اقیانوس احتمالات قدم گذاشتهایم، جایی که ذرات بنیادین به جای کدهای سیلیکونی تصمیم میگیرند. اگرچه چالشهای مهندسی بزرگی همچون حفظ پایداری کیوبیتها و نیاز به سرمای مطلق وجود دارد، اما پتانسیل این فناوری در دگرگونی پزشکی، امنیت ملی و هوش مصنوعی غیرقابل انکار است. کامپیوتر کوانتومی ابزاری برای حل کردن معماهایی است که طبیعت میلیاردها سال پیش در تار و پود هستی قرار داده است. درک این ابزار، کلید بشریت برای ورود به عصری است که در آن ناممکنهای محاسباتی، به پاسخهای چند ثانیهای تبدیل میشوند.
مطالب مرتبط
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
سلام موضوع پژوهشی رایانش کوانتومی به نظر شما در حد یک دانشجوی ارشد مهندسی نرم افزار برای کار پایان نامه هست ؟
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!
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 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
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؟
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
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.
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)
به نظر تعمدا می خواهید خواننده را گیچ کنید!
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.
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
خیلی قابل توجه بود.
کاش مقالات کاملتری در مورد کوانتوم به زبان فارسی در دسترس بود.
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
سلام
خیلی جالب بود
البته superposition در فارسی «برهمنهی» ترجمه میشود نه «فراوضعیت».
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.
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.
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
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.
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.
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
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؟؟؟؟؟؟؟؟
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
من که کاملا گیج شدم
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…..
مرسی دکتر جان …سرچ کردم و بیشتر در موردش خودنم …. مقاله خیلی خیلی خوبی بود ….
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