محاسبات ابری کوانتومی چیست و چگونه کار می کند؟

محاسبات ابری کوانتومی یک فناوری نوظهور با پیامدهای عمیق است و ممکن است به زودی به لطف فناوری ابری به طور گسترده در دسترس قرار گیرد.

آینده محاسبات کوانتومی ابری چگونه است؟

کارشناسان پیش بینی می کنند که اجرای محاسبات کوانتومی مبتنی بر ابر ممکن است دشوارتر از هوش مصنوعی باشد که در دهه گذشته رشد قابل توجهی داشته است.

این مشکل تا حدی به دلیل الزامات فنی پیچیده کامپیوترهای کوانتومی است. از آنجایی که سیستم های سخت افزاری کوانتومی به شرایط عملیاتی بسیار سرد نیاز دارند، ارائه دهندگان ابر باید فضاهای اختصاصی برای کامپیوترهای کوانتومی ایجاد کنند. مراکز داده ای که امروزه وجود دارند به اندازه کافی برای این منظور مجهز نیستند.

همچنین محاسبات کوانتومی و نرم‌افزارهای مرتبط در مراحل اولیه توسعه و پیاده‌سازی هستند، بنابراین صنعت به طور کلی هنوز نوپا است. از آنجایی که روش‌های برنامه‌نویسی دیجیتال معمولی بسیار متفاوت از روش‌های مورد نیاز برای محاسبات کوانتومی هستند، برنامه‌نویسان باید مهارت‌های حسابی و منطقی جدیدی کسب کنند.

با این حال، کارشناسان در مورد پتانسیل محاسبات کوانتومی ابری خوشبین هستند و معتقدند که می تواند مزایای قابل توجهی برای صنایع مختلف مانند مالی، تدارکات، مراقبت های بهداشتی و فناوری داشته باشد.

با پیشرفت فناوری، هنوز کاملاً محتمل است که محاسبات کوانتومی مبتنی بر ابر در آینده نزدیک به طور گسترده ای در دسترس قرار گیرد و دسترسی کسب و کارها به این فناوری قدرتمند را آسان تر و مقرون به صرفه تر کند.

شرکت های ابری احتمالاً ارائه دهندگان خدمات کوانتومی به عنوان یک سرویس خواهند بود زیرا این سرویس به سادگی پیشنهادات موجود را گسترش می دهد. اگر محاسبات ابری کوانتومی به طور مؤثر مستقر و به بازار عرضه شود، می‌تواند به اندازه کاربردهای هوش مصنوعی و یادگیری ماشین در همه جا حاضر شود.

مطالب مرتبط: 10 فناوری نوظهور در علوم کامپیوتر که آینده را شکل خواهند داد

چگونه از محاسبات ابری کوانتومی استفاده می شود؟

کاربردهای فعلی محاسبات ابری کوانتومی شامل مواردی است که مربوط به آزمایش الگوریتم کوانتومی است.

به طور خاص، الگوریتم‌های کوانتومی بر روی رایانه‌های معمولی ایجاد می‌شوند و برای اطمینان از زنده بودن روی رایانه‌های کوانتومی آزمایش می‌شوند. با توجه به هزینه فنی بالا و موانع ورود ذاتی در محاسبات کوانتومی، محاسبات کوانتومی ابری به کسب و کارها و محققان اجازه می دهد تا از این فناوری برای کشف انواع برنامه های محاسباتی کوانتومی استفاده کنند.

محاسبات کوانتومی از نظر توسعه و پیاده سازی هنوز در روزهای اولیه خود است، بنابراین پذیرش هنوز کم است. با این حال، در دسترس قرار دادن این فناوری از طریق محاسبات ابری توزیع شده، یک تغییر بازی است و بسیاری از برنامه های کاربردی بالقوه را در آینده باز می کند.

هدف از محاسبات ابری کوانتومی چیست؟

محاسبات کوانتومی به طور بالقوه می تواند مشکلات پیش از این دشوار را در زمینه های مختلفی مانند اقتصاد، طراحی و توسعه دارو، مالی، تدارکات و موارد دیگر حل کند.

به عنوان مثال، پلتفرم‌های محاسبات ابری کوانتومی در مقیاس بزرگ می‌توانند برای حل مشکلات مربوط به بهینه‌سازی در لجستیک و برنامه‌ریزی منابع در یک زمینه تجاری استفاده شوند. محاسبات ابری کوانتومی در مراقبت های بهداشتی به طور بالقوه می تواند حجم زیادی از داده های بیمار را برای یافتن موثرترین درمان ها برای بیماری های خاص تجزیه و تحلیل کند.

همچنین، در فضای امنیت سایبری، رایانه های کوانتومی می توانند از قدرت محاسباتی پیشرفته خود برای کمک به مبارزه با جرایم سایبری و نقض داده ها استفاده کنند. مزایای محاسبات ابری کوانتومی بسیار زیاد است. یکی از مزایای کلیدی آن این است که به سازمان ها اجازه می دهد بدون خرید ماشین ها و سیستم های خنک کننده خود به قدرت محاسبات کوانتومی دسترسی داشته باشند.

همچنین به محققان کوانتومی مانند دانشجویان فیزیک کوانتومی و دانشگاهیان اجازه می‌دهد تا اصول کوانتومی را بهتر درک کنند و بدون نیاز فیزیکی به کامپیوتر کوانتومی، آزمایش‌هایی انجام دهند.

محاسبات ابری کوانتومی چگونه کار می کند؟

خدمات محاسبات ابری کوانتومی، مشابه راه‌حل‌های پلتفرم به‌عنوان سرویس، با اتصال مستقیم کاربران به پردازنده‌های کوانتومی، شبیه‌سازها و شبیه‌سازها کار می‌کنند.

کامپیوترهای کوانتومی فیزیکی بسیار پیچیده هستند و دسترسی مبتنی بر ابر را برای کسانی که نیاز به استفاده از قدرت محاسبات کوانتومی بدون خرید ماشین خود دارند، به یک راه‌اندازی ایده‌آل تبدیل می‌کنند.

به گفته IBM، سیستم‌های سخت‌افزاری کوانتومی تقریباً به اندازه یک خودروی معمولی هستند – عمدتاً از سیستم‌های خنک‌کننده تشکیل شده‌اند تا پردازنده ابررسانا را در دمای ایده‌آل فوق‌العاده سرد نگه دارند.

سیستم‌های سخت‌افزاری کوانتومی متشکل از ابر سیال‌هایی هستند که برای خنک کردن سیستم کار می‌کنند. ابررساناهایی که یک اتصال جوزفسون را برای حمل بارها از طریق تونل کوانتومی تشکیل می دهند. و کیوبیت هایی که کنترل رفتار و انتقال اطلاعات را تسهیل می کنند.

کیوبیت ها می توانند عملکرد مهمی به نام برهم نهی را انجام دهند که به آنها اجازه می دهد اطلاعات کوانتومی را که در اختیار دارند در حالت برهم نهی یا ترکیبی از تمام پیکربندی های ممکن کیوبیت ها قرار دهند. این پدیده امکان ایجاد فضاهای محاسباتی چند بعدی را فراهم می کند که حل مسائل پیچیده را تسهیل می کند.

نکته دیگری که هنگام صحبت در مورد محاسبات کوانتومی باید فهمید، مفهوم درهم تنیدگی است – یک اثر مکانیکی کوانتومی. درهم تنیدگی به ارتباط بین رفتار دو چیز جداگانه اشاره دارد. در زمینه درهم تنیدگی کوانتومی، کیوبیت‌ها در هم می‌آیند باعث تغییراتی در سایر کیوبیت‌ها می‌شوند که به سیستم اجازه می‌دهد سریع‌تر از رایانه‌های سنتی راه‌حل‌ها را پیدا کند.

برخلاف تصور رایج اما اشتباه که محاسبات کوانتومی می‌تواند مسائل پیچیده را با آزمایش هر پیکربندی ممکن یک مسئله به صورت موازی حل کند، رایانه‌های کوانتومی از درهم‌تنیدگی کیوبیت برای کشف احتمالات استفاده می‌کنند. سپس الگوریتمی را اجرا می کنند تا شانس خود را برای یافتن بهترین پاسخ ممکن افزایش دهند.

تفاوت بین محاسبات ابری و رایانش ابری کوانتومی چیست؟

محاسبات ابری کوانتومی از اصول کوانتومی برای محاسبات توزیع شده استفاده می کند در حالی که رایانش ابری از سرورهای راه دور برای ارائه خدمات محاسباتی توزیع شده استفاده می کند.

رایانش ابری به سادگی به ارائه خدماتی مانند ذخیره سازی داده ها، سرورها، پایگاه های داده و شبکه از طریق اینترنت اشاره دارد. به عنوان مثال، یک سازمان ممکن است خدمات ذخیره سازی ابری را برای کاهش تعمیر و نگهداری سخت افزار و سایر هزینه ها به جای ذخیره داده ها در سرورهای فیزیکی در محل انتخاب کند.

از سوی دیگر، محاسبات ابری کوانتومی، از محاسبات کوانتومی، شکلی از محاسبات که از اصول مکانیک کوانتومی برای حل مسائل پیچیده استفاده می‌کند، سرچشمه می‌گیرد. این رایانه‌های کوانتومی را برای کاربران فراهم می‌کند تا به خدمات و راه‌حل‌های فعال کوانتومی از طریق ابر دسترسی پیدا کنند.

شرکت‌هایی که از رایانش ابری استفاده می‌کنند مانند گوگل، آمازون، آی‌بی‌ام و مایکروسافت در خط مقدم توسعه رایانه‌های کوانتومی برای بهبود فناوری محاسباتی و امکان دسترسی بیشتر کاربران به رایانه‌های کوانتومی از طریق ابر هستند. به عنوان مثال، کامپیوتر کوانتومی Osprey IBM دارای 433 کیوبیت است. طبق گزارش ها، این شرکت قصد دارد تا سال 2025 تا 4000 کیوبیت مقیاس کند.

مطالب مرتبط: ارزهای دیجیتال در مقابل محاسبات کوانتومی: بررسی عمیق در آینده ارزهای دیجیتال

محاسبات ابری کوانتومی چیست؟

محاسبات ابری کوانتومی منابع محاسباتی کوانتومی را از طریق فناوری ابری در اختیار سازمان ها، دانشگاهیان و سایر کاربران قرار می دهد.

رایانه‌های کوانتومی مبتنی بر ابر با سرعت‌های بالاتر و قدرت محاسباتی بالاتر نسبت به رایانه‌های سنتی کار می‌کنند، زیرا از اصول فیزیک کوانتومی برای حل مسائل پیچیده محاسباتی استفاده می‌کنند.

انواع مختلفی از کامپیوترهای کوانتومی وجود دارد، مانند آنیل کوانتومی، شبیه ساز کوانتومی آنالوگ و کامپیوترهای کوانتومی جهانی. آنیل کوانتومی در بین کامپیوترهای کوانتومی کم قدرت ترین هستند، اما برای حل مسائل بهینه سازی به خوبی کار می کنند. شبیه سازهای کوانتومی آنالوگ سیستم های قدرتمندی هستند که می توانند مسائل فیزیک و بیوشیمی را حل کنند.

کامپیوترهای کوانتومی جهانی قدرتمندترین و پرکاربردترین نوع کامپیوتر کوانتومی هستند. آنها همچنین سخت ترین برای ساخت هستند. محاسبات جهانی به طور بالقوه می تواند به 1 میلیون کیوبیت (واحدهای پایه اطلاعات کوانتومی) برسد. با این حال، فناوری فعلی تنها می تواند به 100 تا 400 کیوبیت برسد.

همه اینها چگونه با فناوری بلاک چین مرتبط است؟ از آنجایی که محاسبات کوانتومی فوق‌العاده قدرتمند است، به‌طور قابل‌توجهی باعث نگرانی در جامعه بلاک چین شده است، زیرا می‌تواند به طور بالقوه به ضرر فناوری بلاک چین که امروزه می‌شناسیم مورد استفاده قرار گیرد.

اول، محاسبات کوانتومی را می توان برای به دست آوردن یک مزیت غیرمنصفانه نسبت به سایر ماینرهای اثبات کار (PoW) و احتمالاً تسلط بر استخراج بلاک چین استفاده کرد. این شبکه‌های غیرمتمرکز PoW مانند بیت‌کوین (BTC) و لایت کوین (LTC) را در معرض تهدید تمرکز قرار می‌دهد.

دوم، محاسبات کوانتومی همچنین می تواند از نظر تئوری کدهای رمزنگاری مورد استفاده توسط بلاک چین را رمزگشایی کند. این بدان معناست که محاسبات کوانتومی می تواند با استفاده از رمزنگاری به شبکه بلاک چین حمله کند. با این حال، همه چیز برای سیستم‌های رمزنگاری بدبینانه نیست، زیرا محاسبات ابری کوانتومی می‌تواند راه‌حل مؤثری برای محافظت و توانمندسازی بلاک‌چین‌ها در برابر حملات کوانتومی ارائه دهد.

نویسنده: Marcel Deer