کامپیوتر کوانتومی چیست؟
کامپیوتر کوانتومی نوعی ماشین خاص است که از قوانین فیزیک کوانتوم، یعنی رفتار ذرات بسیار کوچک، برای انجام محاسبات استفاده می‌کند. برخلاف کامپیوترهای معمولی که از «بیت‌ها» (واحدهای کوچک اطلاعات که می‌توانند 0 یا 1 باشند) استفاده می‌کنند، کامپیوترهای کوانتومی از «کیوبیت‌ها» بهره می‌برند. کیوبیت‌ها می‌توانند به طور همزمان 0 و 1 باشند، که به آن‌ها امکان می‌دهد بسیاری از احتمالات را به صورت همزمان بررسی کنند. این ویژگی، آن‌ها را برای حل برخی مسائل بسیار سریع‌تر از کامپیوترهای معمولی می‌کند.
چالش بزرگ در فرایند ساخت کامپیوتر های کوانتومی
ساخت کامپیوتر کوانتومی کاربردی آسان نیست. بزرگ‌ترین مشکل، خطاها هستند. کیوبیت‌ها بسیار حساس‌اند و به راحتی تحت تأثیر محیط خود قرار می‌گیرند. درست مثل یک زمزمه که در یک جمع شلوغ گم میشود، اطلاعات کیوبیت‌ها نیز به سرعت از بین می‌روند مگر اینکه به دقت محافظت شوند. در محاسبات کوانتومی، هرچه تعداد کیوبیت‌ها بیشتر باشد، معمولاً خطاها نیز افزایش می‌یابند. اگر این خطاها انباشته شوند، کامپیوتر دیگر ویژگی‌های کوانتومی خود را از دست داده و مثل یک کامپیوتر معمولی رفتار می‌کند.
چیپ جدید گوگل: ویلو (Willow)
چیپ جدید گوگل به نام ویلو ویژگی خارق‌العاده‌ای دارد. معمولاً با افزایش کیوبیت‌ها و انجام محاسبات پیچیده‌تر، خطاها نیز افزایش می‌یابند. اما ویلو برعکس عمل می‌کند: با اضافه شدن کیوبیت‌ها، نرخ کلی خطا کاهش می‌یابد.
این پیشرفت شاید جزئی به نظر برسد، اما در واقع یک دستاورد بزرگ است. چیزی که دانشمندان تقریباً 30 سال است برای دستیابی به آن تلاش می‌کنند. اگر بتوان کیوبیت‌های بیشتری را با خطاهای کمتر اضافه کرد، می‌توان کامپیوترهای کوانتومی بزرگ‌تر و قابل‌اعتمادی ساخت که بتوانند مسائل واقعی را حل کنند.
آیا ویلو می‌تواند امنیت بیت‌کوین را به خطر بیندازد؟
امنیت بیت‌کوین بر پایه مسائل ریاضی بسیار دشوار است. کامپیوترهای امروزی نمی‌توانند به راحتی این کدها را بشکنند، اما کامپیوترهای کوانتومی ممکن است راه‌های میانبر پیدا کرده و این مشکلات را حل کنند، که این امر می‌تواند امنیت بیت‌کوین را به خطر بیندازد.
حقیقت ساده این است که در حالی که ویلو گامی شگفت‌انگیز به جلو است، هنوز بسیار دور از توانایی شکستن امنیت بیت‌کوین است. کارشناسان معتقدند که برای تهدید رمزنگاری بیت‌کوین، حداقل به یک میلیون کیوبیت کاملاً بی‌خطا نیاز است. ویلو تنها حدود 105 کیوبیت دارد – عددی بزرگ، اما نه نزدیک به یک میلیون. این را می‌توان به تلاش برای خراب کردن یک دیوار بزرگ با یک چکش کوچک تشبیه کرد. چکش (ویلو) پیشرفته و هیجان‌انگیز است، اما هنوز به اندازه کافی قوی نیست تا دیوار را خراب کند.
آیا بیت‌کوین فعلاً امن است؟
بله. بیت‌کوین و سیستم‌های مشابه در برابر ویلو و دیگر کامپیوترهای کوانتومی کنونی امن هستند. جهش از 105 کیوبیت به میلیون‌ها کیوبیت بی‌خطا بسیار بزرگ است. این شبیه به حرکت از دوچرخه‌سواری به ساخت یک سفینه فضایی برای رفتن به مریخ است. دانشمندان می‌دانند چه کاری باید انجام دهند، اما هنوز سال‌ها – شاید حتی دهه‌ها – کار سخت در پیش است. تخمین‌ها بین سال‌های 2030 تا 2050 متغیر است.
به زبان ساده، ارزهای دیجیتال مانند بیت‌کوین زمان کافی دارند تا به پروتکل‌های مقاوم در برابر کوانتوم ارتقا یابند و امنیت خود را حفظ کنند. حتی ساتوشی ناکاموتو، خالق بیت‌کوین، زمانی به این امکان اشاره کرده بود.
ناکاموتو در پاسخ به این پرسش که اگر امضاها شکسته شوند (شاید به دلیل حل مسائل فاکتورگیری یا کامپیوترهای کوانتومی)، گفت:
«اگر این اتفاق به‌طور ناگهانی رخ دهد، درست است که مشکل خواهد بود. اما اگر به تدریج رخ دهد، می‌توانیم به چیزی قوی‌تر انتقال یابیم. وقتی برای اولین بار نرم‌افزار ارتقا یافته را اجرا کنید، تمام پول خود را با الگوریتم امضای قوی‌تر دوباره امضا خواهید کرد (با ایجاد تراکنشی که پول را به خودتان با امضای قوی‌تر ارسال می‌کند).»
با این حال، هنوز توافقی درباره اینکه این ارتقاها چگونه باید باشد، وجود ندارد.
چه چیزی در انتظار دنیاست ؟
فعلاً کامپیوترهای کوانتومی عمدتاً برای آزمایش و اثبات توانایی خود در انجام وظایفی که کامپیوترهای سنتی نمی‌توانند، استفاده می‌شوند. هدف بزرگ بعدی این است که از این ماشین‌ها برای حل مسئله‌ای استفاده شود که در دنیای واقعی اهمیت دارد – مانند کشف یک داروی جدید یا بهینه‌سازی یک فرآیند پیچیده – و این کار را سریع‌تر از هر کامپیوتر عادی انجام دهند.
ویلو گامی بزرگ به سوی این آینده است. این چیپ نشان داده که می‌توان خطاها را کنترل کرد و محاسباتی انجام داد که کامپیوترهای سنتی قادر به انجام آن نیستند. با ادامه تحقیقات، احتمالاً شاهد پیشرفت‌های بیشتری، چیپ‌های بزرگ‌تر و در نهایت ماشین‌هایی خواهیم بود که می‌توانند چالش‌های شگفت‌انگیز را حل کنند.
