بزرگنمايي:

بازار آریا - مهدی قدسی* فناوری با گام‌های خارق‌العاده‌ای در حال پیشرفت است. در 9دسامبر2024، گوگل با معرفی اولین مکانیزم تصحیح خطای خود، یک پیشرفت بزرگ در رایانش کوانتومی را اعلام کرد. گوگل از سال2013، زمانی که با همکاری ناسا و انجمن تحقیقات فضایی دانشگاه‌ها (USRA) آزمایشگاه هوش مصنوعی کوانتومی (Quantum AI Lab) را راه‌اندازی کرد، توسعه رایانه‌های کوانتومی را آغاز کرد. در ابتدا، گوگل از پردازنده‌های کوانتومی بازپخت شرکت D-Wave استفاده می‌کرد؛ اما بعدها به توسعه رایانه‌های کوانتومی ابررسانای مبتنی بر دروازه خود روی آورد.
در 19فوریه 2025، مایکروسافت اولین تراشه کوانتومی خود را معرفی کرد؛ تراشه‌ای که به اندازه کف دست کوچک است؛ اما ظرفیت دستیابی به یک‌میلیون کیوبیت را دارد و از نظر توان پردازشی از مجموع ظرفیت تمام رایانه‌های کلاسیک جهان فراتر می‌رود. این دو اعلامیه باعث نوسانات شدیدی در قیمت سهام توسعه‌دهندگان و تولیدکنندگان بزرگ رایانش کوانتومی شده است.
رایانش کوانتومی چیست؟
رایانش کوانتومی که اولین بار در سال1981 توسط فیزیکدان ریچارد فاینمن مطرح شد، از نیاز به درک طبیعت در بنیادی‌ترین سطح خود پدید آمد. برخلاف رایانه‌های کلاسیک که اطلاعات را در حالت‌های باینری (0 یا 1) پردازش می‌کنند، رایانه‌های کوانتومی از کیوبیت‌ها استفاده می‌کنند که از ویژگی برهم‌نهی بهره می‌برند؛ به این معنا که می‌توانند به‌طور همزمان در هر دو حالت 0 و 1 باشند. این توانایی باعث می‌شود که سیستم‌های کوانتومی مسائل پیچیده را با سرعت نمایی بالاتر از روش‌های محاسباتی سنتی حل کنند.
رایانه‌های کلاسیک، به‌رغم پیشرفت‌های سریع براساس قانون مور که بیان می‌کند تعداد ترانزیستورهای روی یک تراشه رایانه‌ای هر دو سال دوبرابر می‌شود، در انجام محاسبات پیچیده مانند شبیه‌سازی تعاملات مولکولی یا حل مسائل پیشرفته بهینه‌سازی با چالش جدی و غیرممکن مواجه هستند. در مقابل، رایانه‌های کوانتومی می‌توانند همزمان تعداد زیادی احتمال را ارزیابی کنند و به طرز چشم‌گیری قابلیت‌های حل مساله را افزایش دهند. با این حال، این ماشین‌ها با چالش‌های مهمی همچون حفظ پایداری کیوبیت‌ها، به حداقل رساندن خطاها و بهبود قابلیت اطمینان محاسباتی روبه‌رو هستند.
دانشمندان در حال بررسی فناوری‌های مختلف کیوبیتی از جمله مدارهای ابررسانا، تله‌یونی و فوتونیک هستند. رقابت برای توسعه یک پردازنده کوانتومی کاملا عملیاتی در جریان است و بازیگران اصلی مانند گوگل، مایکروسافت، آی‌بی‌ام و آمازون سرمایه‌گذاری‌های سنگینی در این حوزه انجام داده‌اند. با این حال، پیچیدگی سیستم‌های کوانتومی به مهندسی بسیار تخصصی، سرمایش فوق‌العاده تا دمایی نزدیک به صفر مطلق (منفی 273.15درجه سانتی‌گراد) و یکپارچگی بی‌نقص اجزا نیاز دارد.
برای آنکه رایانش کوانتومی به ظرفیت کامل خود برسد، پیشرفت‌های سخت‌افزاری، نرم‌افزاری و تصحیح خطا باید همگام شوند. به همین دلیل، تولید هر یک از این قطعات تنها در تعداد محدودی از آزمایشگاه‌های تحقیق و توسعه در آمریکای شمالی، اروپا و چین متمرکز شده است. در صورت موفقیت، فناوری کوانتومی صنایع مختلف، از داروسازی گرفته تا امنیت سایبری را متحول خواهد کرد و پیامدهای عمیقی برای امنیت ملی خواهد داشت. کشورهایی که پیش از دیگران این فناوری را به تسلط درآورند، برتری قاطعانه‌ای در عرصه جهانی به‌دست خواهند آورد و آینده پردازش اطلاعات و فناوری‌های اطلاعاتی را رقم خواهند زد.
کاربردهای برتر رایانه‌های کوانتومی:
رمزنگاری: توان بالقوه برای شکستن رمزگذاری هرچند در مقیاس وسیع هنوز محقق نشده است.
علم مواد و شیمی: شبیه‌سازی مولکول‌ها برای کشف داروهای جدید، مواد نوین و ابررساناها. این بهینه‌سازی سریع، در ترکیب با برنامه‌نویسی هوش مصنوعی و فناوری mRNA توسعه درمان‌های اختصاصی برای هر بیمار مبتلا به سرطان را تسهیل خواهد کرد.
حل مسائل بهینه‌سازی: زنجیره‌های تامین، مدل‌سازی مالی و آموزش هوش مصنوعی می‌توانند از الگوریتم‌های کوانتومی بهره ببرند که روند بهینه‌سازی سریع را در حوزه‌های دانش‌بنیان متحول خواهد کرد.
یادگیری ماشینی: بهبود تشخیص الگوها و تحلیل داده‌ها به روشی که رایانه‌های کلاسیک قادر به انجام آن نیستند.
شبیه‌سازی‌های کوانتومی: مطالعه مکانیک کوانتومی و فیزیک بنیادی. رایانه‌های کوانتومی قادر به شبیه‌سازی ساختارهای عجیب فضا-زمان هستند و می‌توانند به درک فیزیک تله‌پورت و کرم‌چاله‌ها کمک کنند. تحقیقات در این زمینه از سوی پژوهشگران گوگل و کلتک آغاز شده و آنها موفق به شبیه‌سازی یک سیستم ساده مشابه کرم‌چاله با استفاده از درهم‌تنیدگی کوانتومی و تله‌پورت شده‌اند. این پیشرفت‌ها می‌تواند به حل معادلات گرانش کوانتومی کمک کند و بینش عمیق‌تری درباره امکان‌پذیر بودن مهندسی کرم‌چاله‌ها ارائه دهد.
همان‌طور که مایکروسافت اخیرا پس از معرفی اولین تراشه کوانتومی خود اعلام کرد، فناوری کوانتومی با یک‌میلیون کیوبیت می‌تواند ظرف چند سال آینده به واقعیت تبدیل شود و تحول علمی را در مقیاسی بی‌سابقه سرعت بخشد.
سرمایه‌گذاران قبلا موجب افزایش ارزش سهام شرکت‌های بزرگ فعال در حوزه رایانش کوانتومی، از جمله گوگل، مایکروسافت، آمازون و آی‌بی‌ام شده‌اند. بین اوت و اکتبر2024، چندین سهام مرتبط با رایانش کوانتومی، از جمله IONQ، QUBT، QBTS، ARQQ، QNCCF و QUAN، رشد چشم‌گیری را تجربه کردند. این روند صعودی ناشی از افزایش علاقه سرمایه‌گذاران به فناوری‌های نوظهور، به‌ویژه رایانش کوانتومی است که پس از پیشرفت‌های صورت‌گرفته در حوزه هوش مصنوعی، به‌عنوان مرز بعدی فناوری در نظر گرفته می‌شود.
فراتر از تاثیر آن بر اکتشافات علمی، این فناوری در حال تبدیل شدن به یکی از ارکان اصلی امنیت ملی و نظم جهانی آینده است. توان محاسباتی عظیم آن نه‌تنها می‌تواند پیچیده‌ترین رمزگذاری‌های امنیتی را بشکند، بلکه امکان بهینه‌سازی مسیرهای رهگیری سامانه‌های دفاعی هوایی را نیز فراهم خواهد کرد. کشورهایی که پیش از دیگران به این فناوری دست یابند، کلید سلطه جهانی را در سال‌های پیش‌رو در اختیار خواهند داشت. از این‌رو، قدرت‌های بزرگ به‌طور فزاینده‌ای در حال افزایش بودجه و منابع خود برای توسعه این فناوری‌ها هستند.
* مدرس دانشگاه اقتصاد و کسب‌و‌کار وین