ورود به حساب کاربری

نام کاربری *
رمز عبور *
یاداوری

کامپیوترهای کوانتومی: انفجار در سرعت محاسبات

امتیاز کاربران

ستاره غیر فعالستاره غیر فعالستاره غیر فعالستاره غیر فعالستاره غیر فعال
 

 

کامپیوترهای کوانتومی انفجاری در سرعت محاسبات ایجاد کرده‌اند. در سال 2017، هر روز بالغ بر 2.5 اگزابایت داده تولید شده است.

این حجم داده چیزی به اندازه‌ی 25000 کتاب کتابخانه‌ی کنگره امریکا یا محتوای 5 میلیون لپ‌تاپ است.

در هر دقیقه 3.2 میلیارد کاربر جهانی اینترنت حجم عظیمی از داده را تولید می کنند که قسمت زیادی از آن به صورت عکس و به خصوص فیلم است.

با توجه به محدویت‌های پردازشی کامپیوترهای فعلی به وضوح می‌توان فهمید که در این زمینه ما با محدودیت جدی روبه رو هستیم و این در حالی است که داده با سرعت خیره‌کننده‌ای در حال افزایش است ( خلق کلان داده).

رفع چنین چالشی دانشمندان را به سوی نوع نوینی از محاسبات رهنمون کرده که شاید برجسته‌ترین آن‌ها محاسبات کوانتومی (Quantum Computing) باشد.  توسعه چنین فناوری، مقصود اصلی مهندسی کوانتومی (Quantum Engineering) است.

مهندسی کوانتومی چیست؟

 

دنیای علم، آنچه که بعنوان مهندسی کوانتومی یاد می¬شود به معنای این است که اتم ها به عنوان موجودات کوانتومی منفرد دستکاری و کنترل می شوند.

یعنی حالت کوانتومی(Quantum state) آنها به صورت کنترل شده و برای مقاصد معین دستکاری می شود.

با مهندسی کوانتومی می توان اتمی را که در حالت پایه است به یک حالت معین و مشخص و یا حتی به یک برهم نهی از حالت های مشخص برد. این امر اصطلاحا به این معناست که می توان یک گیت کوانتومی یک کیوبیتی (One-Qubit Quantum Gate) را بر یک اتم اعمال کرد.

می توان حتی حالت یک اتم معین را بسته به حالت اتم دیگری که در نزدیکی آن است تغییر داد.

به عبارت دیگر می توان گیت های دو کیوبیتی (Two-Qubit Quantum Gate) را روی اتم ها اثر داد.

تمام این موارد به این معنی است که قرن بیست و یکم قرنی است که در آن انسان قادر به کنترل حالت های کوانتومی اتم های منفرد خواهد بود.

همچنین انسان  از این دانش و توانایی نه تنها برای مقاصد فناوری که گستره آن هنوز روشن نیست بلکه برای فهم مرزها و محدودیت های مکانیک کوانتومی استفاده خواهد کرد.

مهندسی کوانتومی جایی است که رشته‌های مهندسی مکانیک و الکترونیک بر پایه‌ی مکانیک کوانتومی در یک نقطه به هم پیوند می‌خورند. مانند هر اتفاق عظیمی در دنیای مهندسی، فناوری محاسبات کوانتومی هم اثرات عظیمی بر زندگی

بشر خواهد گذاشت.

همه اینها با رشد کامپیوترهای کوانتومی رخ خواهد داد که در ادامه به آن خواهیم پرداخت.

سرعت کامپیوترهای کوانتومی مزیتی بی بدیل

گوگل یکی از پیشگامان این حوزه اخیرأ موفق به ساخت کامپیوتر کوانتومی شده است که 100 میلیون بار سریع تر از کامپوترهای فعلی است.

چنین تکنولوژی زمانی بسیار اهمیت خواهد یافت که ما بخواهیم حجم بسیار عظیمی از داده را تحلیل و مسایل با سطح پیچیدگی بالا را به سرعت حل کنیم.

در حال حاضر رایج ترین مدل محاسبه مدل مداری است که در آن داده ها در رشته ای از بیت های کلاسیک 0 و 1 ذخیره می‌شوند.

در این نوع محاسبه مدارهای منطقی (logical circuits) کلاسیکی که از گیت های کلاسیک ساخته شده اند این داده ها را پردازش می کنند. این مدارهای منطقی می توانند توابع قابل محاسبه (Computable Functions) را با ترکیبی

از گیت های منطقی AND، OR و NOT محاسبه کنند.

یک بیت کلاسیک می تواند تنها در یکی از دو حالت 0و 1 قرار بگیرد حال آنکه یک کیوبیت ( بیت کوانتومی) می تواند در ترکیبی از این دو حالت نیز قرار بگیرد.

بنابراین یک حافظه کوانتومی که دارای K کیوبیت است می تواند در ترکیبی از 2K قرار بگیرد. قرار گرفتن یک کیوبیت در ترکیبی از دو حالت متفاوت محصول خاصیت برهم نهی کوانتومی (Quantum Superposition) است.

 

 

 در شکل فوق تفاوت یک بیت ( قسمت چپ) و کیوبیت ( قسمت راست) به نحوی ساده نشان داده شده است. در این شکل که از آن به عنوان کره‌ی بلاخ (Bloch Sphere)یاد می‌شود توان برای یک بیت می توان دید که آن یا در قطب شمال

( 0، زرد) است یا در قطب جنوب ( 1، آبی) حال انکه یک کیوبیت می‌تواند ترکیبی از این دو باشد.

این قابلیت کامپیوترهای کوانتومی را قادر می کند که مسائلی را بتوانند حل کنند که حل آنها برای کامپیوترهای کلاسی زمان بسیار زیادی خواهد برد.

مشهورترین این مسائل، مسئله تجزیه یک عدد به عامل های اول (Prime factors) آن است. تفاوت سرعت این دو تکنولوژی در تجزیه یک عدد 78 رقمی N بیتی به عامل های اولش در جدول زیر نشان داده است.

توان محاسباتی کامپیوترهای کوانتومی تأثیر بسیاری بر هوش مصنوعی، به خصوص یادگیری ماشین (Machine Learning)، می‌گذارد.

به این طریق که امکان تحلیل سریع کلان داده‌ها و استخراج الگوهای پیچیده از آن ها را بیش از پیش ممکن می‌سازد. علاوه بر این ضمن اینکه میتوان حجم عظیمی از داده‌های استخراج شده از منابع مختلف را با هم تجمیع کرد و الگوهای نوینی را نیز تحلیل و به دست آورد.

این توان محاسباتی عظیم کامپیوترهای کوانتومی علاوه بر مزیت‌های زیادی که دارد، تهدیدهای جدی را نیز ایجاد می‌کند که شاید برجسته‌ترین آنها، قدرت این فناوری در شکستن پروتکل‌های رمز نگاری پیچیده نظیر SHA-2( مورد استفاده در بیت کوین و ..) و RSA (مورد استفاده در امضای دیجیتال و.. ) باشد.

 

 

 

 

 

 

شرکت دانش بنیان رایانش سریع هزاره ایرانیان به منظور طراحی، ساخت و گسترش کاربردهای رایانش سریع در علوم مختلف پایه گذاری شده است. این شرکت به دنبال ایجاد بستری با ظرفیت محاسباتی و ذخیره سازی بالا مبتنی بر CPU و GPU می باشد تا بتواند از آن طریق سرویسهای متعددی را به محققین، اساتید، دانشجویان تحصیلات تکمیلی و سایر علاقه مندان این حوزه ارائه نماید.

 

سایت مرتبط : " بنیاد توسعه رایانش سریع و ابری "

 

 

آخرین مقالات

کامپایل و نصب mfix-2016.1

درک عملکرد دستگاه های انرژی، محیط زیست و فرایندها...

کامپیوترهای کوانتومی: انف...

کامپیوترهای کوانتومی انفجاری در سرعت محاسبات ایجا...

رایانش مرزی یا EDGE COMPU...

در این مقاله تصمیم داریم با مفهومی به نام رایانش...

پردازش سریع تصاویر دریافت...

پردازش سریع تصاویر دریافت از راه دور (RS) در بسیار...

امنیت در مجازی سازی و رای...

مجازی سازی و رایانش ابری در رایانش ابری کامپوننت...

الگوریتم‌‌های پیش‌بین و ک...

استفاده از الگوریتم‌های پیش‌بین و هوش مصنوعی به د...

استفاده از سیستم چند عامل...

رایانش ابری یکی از راه حل های فشرده توسعه یافته بر...

۶ مهارت پر تقاضای بازار د...

متخصص دانش ابری (Cloud professional) یکی از عناوی...

جریان موازی بین منابع HPC...

چکیده انجام تجزیه و تحلیل یا تولید تصویری همزمان ب...

پردازش داده‌های جریانی در...

با ظهور وب ۲٫۰ و اینترنت اشیا، ردگیری همه نوع اطلا...

معرفی روش ها و ارائه پیشن...

چكیده محاسبات ابری یک فنآوری جدید نیست؛ بلکه روشی...

آیا فرآیند دموکراتیزه شدن...

ما وسط یک تحول تکنولوژیکی هستیم که شیوه سازماندهی...

کارکرد نظارتی و مدیریتی م...

محاسبات ابری و اینترنت اشیا به عنوان دو مبحث داغ د...

پیوند کلان داده با هوش مص...

سیستم‌های نرم‌افزاری تجاری همچون سرویس‌های ERP و...

محاسبات ابری قدرت رقابتی...

آیا فناوری دیجیتال، یک نیروی دموکراتیزه کننده است...

معماري لامبدا در مقابل مع...

معماري لامبدا تولید بی وقفه داده ها در دنیاي امروز...

زبان برنامه‌نویسی Milk سر...

زبان برنامه‌نویسی Milk که توسط دانشگاه MIT توسعه...

بیگ دیتا ، یادگیری ماشین...

سازمان‌ها گاهی اوقات به سختی تلاش می‌کنند تا با دس...

محاسبات مه چه هستند و چه...

در ابتدا همه چیز «ابر» بود، ولی حالا کلمه جدید «مه...

توسعه هوش مصنوعی مبتنی بر...

به گزارش ایسنا و به نقل از انگجت، پژوهشگران "ام.آی...

نگاهی به کاربردهای رایانش...

رایانش ابری مبحثی است که این روزها زیاد به آن پرد...

نرم افزار شبیه سازی، آنال...

دانلود CST Studio Suite: ارائه راه حل های محاسبات...

دانلود Siemens Star CCM+...

نرم افزار Star CCM یک ابزار شبیه سازی قدرتمند است...

ورود بیگ دیتا به صنعت دار...

تکنولوژی در حال ورود به صنعت داروسازی است و پیش‌بی...

چهارمین جلسه meetup: اصلا...

مهاجمان اغلب با استفاده از اشتباهات کدنویسی کوچک و...

مدیریت خصوصیات صف در کلاس...

 لیست زیر ,ویژگی های صف را نمایش می دهد : acl_grou...

AMD از رویکرد طراحی تازه‌...

AMD چند روز پیش به‌صورت رسمی از رویکرد طراحی جدیدی...

دومین جلسه meet up:مقدمه...

فهرست : توضیح مختصر از توسعه ی کلودسیم نصب کلودسیم...

نرم افزار Multiwfn

Multiwfn نرم افزاری قدرتمند برای آنالیز تابع موج ا...

بزرگترین استارتاپ‌های چین...

هوش مصنوعی و صنایع رباتیک یکی از پرطرفدارترین حوزه...

گالری تصاویر