محاسبات کوانتومی و ابری آینده محاسبات هستند. در اینجا به آنچه که آنها هستند، برنامه های کاربردی آنها، و تفاوت های اصلی آنها است.
آیا محاسبات کوانتومی جایگزین رایانش ابری خواهد شد؟
روند جدیدی با محاسبات کوانتومی مبتنی بر ابر در حال ظهور است که هر دو فناوری و مزایای آنها را ترکیب می کند و دسترسی مستقیم به رایانه های کوانتومی را از طریق وب با استفاده از ابر فراهم می کند.
در حالی که محاسبات کوانتومی قرار نیست به این زودی جایگزین فضای ابری شود، شرکتهای فناوری بزرگ در تلاشند تا این دو راهحل را با هم ادغام کنند تا بیشترین بهره را از هر دو دنیا ببرند. چنین ادغامی می تواند دسترسی از راه دور به رایانه های کوانتومی را با استفاده از ابر تسهیل کند و می تواند توسط طیف وسیع تری از کاربران استفاده شود.
رایانههای کوانتومی مبتنی بر ابر میتوانند سرعت نوآوریهای فناوری را تسریع کنند و با سادهسازی کار محققان و توسعهدهندگانی که میتوانند از طریق ابر به سختافزار کوانتومی و منابع محاسباتی دسترسی داشته باشند، به پیشرفتها و اکتشافات سریعتر منجر شوند.
کسبوکارها و افراد قبل از اینکه بتوانند محاسبات کوانتومی و ابری را ادغام کنند، باید بر چالشهای متعدد غلبه کنند. به عنوان مثال، پیچیدگی دسترسی به رایانههای کوانتومی و تخصص مورد نیاز برای پردازش آنها، استفاده از راهحلهای کوانتومی در ابر را برای افراد عادی دشوار میکند. نگرانی دیگر امنیت است، زیرا الگوریتمهای کوانتومی حساس باید از دسترسی یا دستکاری غیرمجاز محافظت شوند، که در فضای ابری رایجتر است.
محاسبات کوانتومی و ابری: کدام بهتر است؟
هر دو راه حل مزایا و معایبی دارند و هیچ برنده ای بین محاسبات کوانتومی و ابری وجود ندارد. در نهایت، آنها به طور کامل یکپارچه خواهند شد تا راه حل های قانع کننده و ایمن برای انواع مشاغل و افراد ارائه دهند.
کسب و کارها قبل از انتخاب بین محاسبات کوانتومی و ابری باید چندین فاکتور مانند هزینه، در دسترس بودن و الزامات خاص را در نظر بگیرند.
محاسبات ابری چگونه کار می کند؟
رایانش ابری توسط شرکت های تخصصی که دارای مراکز داده بزرگ هستند میزبانی می شود تا امنیت، ظرفیت ذخیره سازی و قدرت محاسباتی مورد نیاز برای پشتیبانی از زیرساخت آنلاین را فراهم کنند.
سرویس های ابری را می توان از طریق اتصال به اینترنت و دستگاه های محاسباتی مانند تلفن های هوشمند، لپ تاپ ها یا رایانه های رومیزی دسترسی داشت. کاربران یک شرکت میزبانی محاسبات ابری را انتخاب می کنند و حق استفاده از خدمات آنها را پرداخت می کنند. چنین خدماتی شامل زیرساخت های مورد نیاز برای تسهیل ارتباط بین دستگاه ها و برنامه ها است، مانند دانلود یک فایل در لپ تاپ کاربر که فوراً در پوشه فایل آیفون همان کاربر همگام می شود.
رایانش ابری دارای یک قسمت جلویی است که به کاربران امکان می دهد به داده های ذخیره شده خود با یک مرورگر اینترنتی دسترسی داشته باشند و یک بک اند متشکل از سرورها، رایانه ها، پایگاه های داده و سرورهای مرکزی است.
سرورهای مرکزی از قوانین پروتکل های خاص برای ساده کردن عملیات و ایجاد ارتباط یکپارچه بین دستگاه های متصل به ابر استفاده می کنند.
برخی از شرکتهای میزبانی ابری کنونی از رهبران برجسته فناوری مانند خدمات وب آمازون، مایکروسافت آژور، اپل iCloud و Google Drive هستند.
مزایا و معایب رایانش ابری
مزایای:
- رایانش ابری به کسبوکارها اجازه میدهد تا زیرساختهای خود را بر حسب تقاضا مقیاسبندی کنند، به این معنی که میتوانند سرورها را به سرعت و به راحتی با تغییر نیازهایشان اضافه و حذف کنند. این می تواند به کسب و کارها کمک کند تا بدون نگرانی در مورد محدودیت های ظرفیت، نیازهای ناگهانی بازار را برآورده کنند.
- مقرون به صرفه بودن برای کسبوکارها، زیرا نیازی به سرمایهگذاری در راهاندازی سختافزار یا نرمافزار گران قیمت ندارند.
- رایانش ابری دسترسی آسان به دادهها و برنامهها را از هر کجا تا زمانی که اتصال به اینترنت وجود دارد، فراهم میکند.
معایب:
- امنیت هنوز برای محاسبات ابری به دلیل قابلیت اطمینان آن از طریق اتصال به اینترنت که می تواند در برابر حملات هک آسیب پذیر باشد، یک نگرانی است.
- تمرکز بالای سرورهای ابری به این معنی است که سرویسها میتوانند در مکانهای خاصی در طول قطعی آفلاین بمانند. حتی مقاومت سانسور نیز با ارائه دهندگان متمرکز به خطر افتاده است.
محاسبات کوانتومی چگونه کار می کند؟
یک پردازنده کلاسیک از بیت ها برای پردازش عملیات و اجرای برنامه های مختلف استفاده می کند، در حالی که یک کامپیوتر کوانتومی از کیوبیت ها برای اجرای الگوریتم های کوانتومی چند بعدی استفاده می کند.
رایانه های کوانتومی از الگوریتم های چند بعدی مختلف برای انجام اندازه گیری ها و مشاهدات از طریق کیوبیت هایی استفاده می کنند که می توانند 0 و 1 را به طور همزمان نشان دهند. قدرت محاسباتی چنین فضاهای چند بعدی با تعداد کیوبیت های اضافه شده به طور تصاعدی افزایش می یابد.
کامپیوترهای کوانتومی کوچکتر هستند و به انرژی کمتری نسبت به ابرکامپیوترها نیاز دارند. آنها رایانه هایی با سطح کارایی بالا در مقایسه با رایانه های عمومی هستند. یک پردازنده کوانتومی از نظر اندازه شبیه به یک پردازنده لپ تاپ است، در حالی که یک سیستم سخت افزاری کوانتومی بیشتر از سیستم های خنک کننده تشکیل شده است.
کامپیوترهای کوانتومی ابزارهای دقیقی با نرخ خطای بالا هستند که با نگه داشتن سخت افزار در دمای بسیار سرد حدود یک درصد صفر مطلق از آن جلوگیری می شود. چنین سیستمهای خنککنندهای به عنوان ابرسیالهایی تعریف میشوند که برای تشکیل ابررساناها باید پردازندهها را خنک کنند.
در اینجا، الکترونها میتوانند بدون مقاومت حرکت کنند و اطلاعات کوانتومی را سریعتر و کارآمدتر تولید کنند و میدانهای چند بعدی پیچیدهای را متناسب با تعداد کیوبیتهای اضافه شده ایجاد کنند.
مزایا و معایب محاسبات کوانتومی
مزایای:
- فرصت هایی برای توسعه و طراحی برنامه های کامپیوتری پیشرفته بر اساس داده های بسیار دقیق، ایمن و کارآمد برای صنایع مختلف
- روش های رمزگذاری داده های پیشرفته و نشکن برای تشخیص بهتر تقلب و امنیت کلی داده های حساس
- سرعت بیسابقه پردازش دادهها برای مدیریت همزمان حجم عظیمی از دادهها، که با رایانههای معمولی غیرممکن است.
- محاسبات کوانتومی می تواند با شبیه سازی ساختارهای مولکولی پیچیده به توسعه مواد، داروها و مواد شیمیایی جدید کمک کند.
معایب:
- کامپیوترهای کوانتومی به شدت مستعد تداخل خارجی مانند دما و تشعشعات الکترومغناطیسی هستند که می تواند بر دقت محاسبات تاثیر بگذارد.
- در دسترس بودن کمیاب و در نتیجه عدم پذیرش انبوه به توسعه دهندگان اجازه نمی دهد تا ویژگی ها و قابلیت اطمینان رایانه های کوانتومی را به طور دقیق ارزیابی کنند.
- نیاز به مقادیر زیاد داده برای عملکرد صحیح به این معنی است که مشاغل باید در سیستم های ذخیره سازی عظیم داده سرمایه گذاری کنند تا کامپیوترهای کوانتومی را میزبانی کنند.
رایانش ابری چیست؟
رایانش ابری – یا “ابر” – نرم افزار مبتنی بر برنامه است که خدمات محاسباتی را در سراسر اینترنت با استفاده از سرورهای شخص ثالث، ذخیره سازی، پایگاه های داده، شبکه، نرم افزار، تجزیه و تحلیل و اطلاعات برای ذخیره و پردازش داده ها توزیع می کند.
قبل از رایانش ابری، کسبوکارها مجبور بودند سرورهای خود را با فضای کافی خریداری و نگهداری کنند تا از خرابی و قطعی جلوگیری کنند و حجم ترافیک سنگین را مدیریت کنند. با این حال، اغلب از فضای سرور زیادی استفاده نمی شد و باعث هدر رفتن پول و منابع می شد. اکوسیستم رایانش ابری به سازمان ها اجازه می دهد تا با تمرکز بر نوآوری، منابع پویا و صرفه جویی در مقیاس، راه حل کارآمدتر و مقرون به صرفه تر را بدون نیاز به سخت افزار گران قیمت، مراکز داده اختصاصی یا نصب نرم افزار به کار گیرند.
رایانش ابری در دهه 1960 اختراع شد، اما در دهه 2020 زمانی که سازمانها برای مقابله با چالشهای کار از راه دور در طول همهگیری به یک سیستم محاسباتی مولدتر نیاز داشتند، غالب شد.
با رایانش ابری، بسیاری از کسب و کارها می توانند خدمات را در هر زمان به صورت آنی به اشتراک بگذارند، غیر از مدیریت از راه دور، دسترسی و ذخیره داده ها و برنامه ها. با استفاده از ابر، آنها با استفاده از فضای ذخیرهسازی مقیاسپذیر برای فایلها، برنامهها و انواع مختلف اطلاعات در زمان و هزینه صرفهجویی میکنند.
محاسبات کوانتومی چیست؟
محاسبات کوانتومی توسعه ای از مکانیک کوانتومی است، رشته ای که شامل توصیف ریاضی خواص طبیعت در سطح ذرات اتمی و زیراتمی مانند الکترون ها یا فوتون ها می شود.
محاسبات کوانتومی از ذرات زیر اتمی برای تبدیل کامپیوترها به ماشینهایی قوی استفاده میکند که میتوانند دادهها را با سرعت بسیار بالا محاسبه و پردازش کنند. آنها به لطف کیوبیت ها (بیت های کوانتومی) و توانایی آنها برای وجود همزمان در حالت یک و صفر یا هر ترکیب خطی از این دو به سرعت بسیار بالایی می رسند. در مقابل، سیستمهای باینری رایانههای سنتی فقط با یک حالت (“روشن” یا “درست”) یا صفر (“خاموش” یا “نادرست”) وجود دارند. کیوبیت ها به این ذرات اجازه می دهند در چندین حالت به طور همزمان وجود داشته باشند.
به عبارت دیگر، توانایی زندگی همزمان در هر دو حالت یک و صفر، رایانههای کوانتومی را قادر میسازد تا حجم عظیمی از دادهها را به طور همزمان پردازش کنند. این در سیستم های کامپیوتری مبتنی بر باینری که فقط می توانند یک قطعه اطلاعات را در یک زمان پردازش کنند غیرممکن است.
محاسبات کوانتومی در دهه 1980 زمانی که فیزیکدانان ریچارد فاینمن و یوری مانین کشف کردند که نظریه و الگوریتم های کوانتومی را می توان با نتایج کارآمدتری نسبت به همتایان کلاسیک خود در محاسبات به کار برد، ظهور کرد.
محاسبات کوانتومی کاربردی هنوز در مراحل اولیه خود است، اما بر بسیاری از صنایع تأثیر خواهد گذاشت، به ویژه به سازمانهای بزرگ کمک میکند تا با حجم عظیمی از دادهها سریعتر و کارآمدتر برخورد کنند.
کامپیوترهای کوانتومی می توانند با شکستن پروتکل های رمزنگاری موجود، تهدیدی برای فناوری بلاک چین و ارزهای دیجیتال به شمار آیند، زیرا توانایی حل مشکلات بسیار پیچیده مانند پردازش فوق سریع حجم عظیمی از داده ها یا ارائه مدل های پیش بینی بهتر در حوزه های مختلف را دارند.
نویسنده: Emi Lacapra