اشتراک گذاری
اشتراک گذاری در whatsapp
اشتراک گذاری در telegram
اشتراک گذاری در linkedin
اشتراک گذاری در facebook
اشتراک گذاری در email
  • خانه
  • مقالات
  • آشنایی با کامپیوترهای کوانتومی و نحوه عملکرد آن‌ها

آشنایی با کامپیوترهای کوانتومی و نحوه عملکرد آن‌ها

مطمئنا تاکنون نام کامپیوترهای کوانتومی را شنیده‌اید که نسل آینده پردازش‌های کامپیوتری به دوش آن‌هاست و قرار است که دنیای فناوری اطلاعات را دگرگون کنند؛ اما کامپیوتر کوانتومی چیست و چه تفاوتی با کامپیوتر معمولی دارد؟ نحوه عملکرد کامپیوتر کوانتومی چگونه است؟ کامپیوتر کوانتومی چه کاربردی دارد و در چه جاهایی از آن استفاده می‌شود؟ کارشناسان نمایندگی تعمیرات کامپیوتر در ادامه ی این مقاله به پاسخگویی تمام این سوالات می پردازند.

نگاهی به کامپیوترهای معمولی و نحوه کار آن‌ها

قبل از اینکه بخواهیم شما را با کامپیوترهای کوانتومی و عملکرد آن‌ها آشنا کنیم، لازم است که نگاهی داشته باشیم به کامپیوترهای معمولی و نحوه کار آن‌ها. پایه و اساس کار کامپیوترهای معمولی، بیت‌های منطقی یعنی 0 و 1 هستند که وقتی کنار هم قرار می‌گیرند دستورات مختلفی به وجود می‌آورند که پردازنده بر روی آن‌ها محاسبات انجام می‌دهد. به هر 8 بیت یعنی به هر مجموعه‌ای از بیت‌ها که شامل 8 بیت 0 و 1 باشد، یک بایت می‌گویند؛ برای مثال اگر دو بایت مختلف 10101100 و 1110110 داشته باشیم، بایت اول یعنی 10101100 که تشکیل شده است از 8 بیت 0 و 1، نشان‌دهنده عدد 172 و بایت دوم یعنی 1110110 نشان‌دهنده عدد 236 است.

نکته مهمی که در این زمینه وجود دارد این است که تنها تغییر یکی از بیت‌های هر بایت، عدد تشکیل شده را به صورت کامل تغییر می‌دهد و مقدار نهایی عدد به دست آمده نیز تغییر پیدا خواهد کرد. در کامپیوترهای معمولی هر بیت در لحظه تنها یک مقدار مشخص دارد، به گونه‌ای که یا 0 است یا 1؛ اما در کامپیوترهای کوانتومی هر بیت هم می‌تواند 0 باشد و هم می‌تواند 1 باشد. در ادامه با اشاره به ویژگی کوانتومی اشیا و اشاره به آزمایشی معروف این مسئله را بیشتر برای شما باز خواهیم کرد.

ویژگی کوانتومی اشیا و آزمایش معروف گربه شرودینگر

اگر بخواهیم به زبان خیلی ساده ویژگی کوانتومی اشیا را توضیح دهیم باید بگوییم که در کل ویژگی کوانتومی اشیا به این مسئله اشاره دارد که هر شی می‌تواند در لحظه در چندین حالت مختلف قرار داشته باشد؛ برای مثال زمانی که سکه‌ای را به هوا پرتاب می‌کنید و شیر و خط می‌اندازید، تا زمانی که سکه در هوا معلق است هم امکان دارد که شیر باشد و هم امکان دارد که خط باشد.

یک آزمایش خیلی معروف در این زمینه به نام آزمایش گربه شرودینگر وجود دارد که توسط شخصی به نام ارودین شرودینگر ابداع شده است. در این آزمایش گربه‌ای درون یک جعبه به همراه یک ظرف سم قرار دارد تا زمانی که در جعبه بسته است هیچ پیش‌فرضی در این زمینه که آیا گربه سم درون ظرف را خورده است یا خیر وجود ندارد. 50 درصد احتمال دارد که گربه مرده باشد و 50 درصد هم احتمال دارد که گربه زنده باشد. در کل می‌توان گفت که نظریه فیزیک کوانتوم به این شکل است که همه اشیا می‌توانند انواع حالات مختلف را در لحظه داشته باشند.

کامپیوتر کوانتومی چیست؟

حالا که ویژگی کوانتومی اشیا و آزمایش معروف گربه شرودینگر را درک کردید، می‌توانید به خوبی متوجه شوید که کامپیوترهای کوانتومی دقیقا چه نوع کامپیوترهایی هستند و نحوه عملکرد آن‌ها چگونه است. همانطور که در ابتدا اشاره کردیم، به این دلیل که بیت‌ها در کامپیوتر کوانتومی در لحظه هم می‌توانند 0 و هم می‌توانند 1 باشند، کامپیوتر کوانتومی در یک لحظه می‌تواند انواع حالات مختلف مسئله را در خود داشته باشد؛ درحالیکه در یک کامپیوتر معمولی هر بیت در لحظه یا 0 است یا 1، بنابراین در لحظه تنها می‌تواند یکی از حالات مسئله را در خود داشته باشد. برای مثال در کامپیوتر معمولی مجموع بایت‌های 172 و 236 (براساس مثالی که در بالا زده‌ایم) یا می‌تواند 172 باشد یا 236 اما در کامپیوتر کوانتومی مجموعه بایت‌ها در لحظه هم می‌تواند 172 و هم می‌تواند 236 باشد.

سوال خیلی مهمی که در تفاوت بین کامپیوترهای معمولی با کوانتومی به وجود می‌آید این است که این ویژگی کامپیوترهای کوانتومی که هر بیت در آن واحد هم می‌تواند 0 باشد و هم می‌تواند 1 باشد یا به زبان ساده‌تر این ویژگی کامپیوتر کوانتومی که در یک لحظه تمامی حالات پاسخ یک سوال را در خود دارد چه مزیتی دارد؟ درواقع این ویژگی کامپیوتر کوانتومی موجب می‌شود که این کامپیوتر به میزان حافظه  بسیار کمتری احتیاج داشته باشد؛ چراکه در یک کامپیوتر معمولی باید برای چنین پردازش‌هایی یک حافظه اختصاصی جداگانه برای هر راه حل وجود داشته باشد؛ در حالیکه که کامپیوتر کوانتومی تمام حالات پاسخ را به طور همزمان در کیوبیت‌های خود نگه می‌دارد و نیازی به حافظه اختصاصی جداگانه برای نگهداری هر راه حل ندارد.

کامپیوترهای کوانتومی در چه جاهایی کاربرد دارند؟

قبل از اینکه کامپیوترهای کوانتومی به وجود بیایند، قادر نبودیم هر آنچه که نیاز به محاسبه و مدل‌سازی دارد را انجام دهیم؛ اما اکنون به کمک کامپیوتر کوانتومی به راحتی می‌توانیم انواع مدل‌ساز‌ی‌ها از مدل‌سازی ذرات اتمی گرفته تا مولکول‌ها، صنایع دارویی و غذایی را انجام دهیم.

در کل می‌توان گفت که کامپیوتر کوانتومی کاربردهای متعددی دارد منتهی یکی از مهم‌ترین کاربردهای این کامپیوترها در مواردی است که با اتم‌ها و مولکول‌ها سروکار داریم؛ به گونه‌ای که این کامپیوترها به راحتی می‌توانند با شبیه‌سازی اتم‌ها و مولکول‌ها کمک شایانی به علم پزشکی و داروسازی کنند.

امتیاز شما به این نوشته