خلاصه‌ای از اجلاس بین‌المللی فناوری کوانتومی (ICQT 2017)

مقدمه:

فناوری‌ها با سرعت زیادی در حال پیشرفت هستند و بسیاری از ابزارهای امروزی با سرعت تغییر را تجربه کرده و به اعتقاد عده‌ای در حال ورود به مرحله‌ی بعدی از توسعه و جابه‌جایی مرزها هستند. به عنوان مثال بسیاری از دانشمندان و مهندسان هم‌اکنون روی فیزیک کوانتوم تحقیق می‌کنند تا بتوانند مواردی مانند رایانه‌های کوانتومی را هر چه سریع‌تر به واقعیت تبدیل کنند.
الکسی فدوروف (Alexey Fedorov)، یکی از محققان مرکز کوانتوم روسیه (Russian Quantum Center) گفت:

فیزیک کوانتوم در حال باز کردن راه دستیابی به نسل بعدی فناوری قاتل[fn]فناوری یا نرم‌افزار قاتل به هر نرم‌افزار رایانه‌ای گفته می‌شود که از آن برای تأیید صلاحیت و ارزش فناوری، سخت‌افزار و نرم‌افزار بزرگ‌تر استفاده می‌گردد.[/fn]  (killer technology) است. این موضوع می‌تواند در امنیت سایبری، علم مواد، تحقیقات هوش مصنوعی و مترولوژی (علم اندازه‌گیری) تغییر ایجاد کند.

اجلاس بین‌المللی فناوری‌های کوانتومی (ICQT[fn]International Conference on Quantum Technologies[/fn])، یکی از مهم‌ترین مکان‌هایی به شمار می‌آید که دانشمندان را به صورت سالانه گرد هم می‌آورد تا در زمینه‌ی پیشرفت‌های صورت گرفته به بحث و تبادل نظر بپردازند. این اجلاس به تازگی به مدت یک هفته و در مسکو برگزار شد.
در ادامه می‌توان خلاصه‌ای از اجلاس بین‌المللی فناوری‌های کوانتومی را در قالب 5 رویداد مهم آن مطالعه کرد.

1) رایانه‌ی کوانتومی همه‌منظوره[fn]universal quantum computer[/fn] به واقعیت نزدیک می‌شود

ریچارد فایمن (quantum)، یکی از فیزیکدان‌های مشهور آمریکایی، اولین بار نظریه‌ی سامانه‌های کوانتومی را در اوایل دهه‌ی 80 مطرح کرد. تاکنون تلاش‌های بسیاری در سراسر دنیا برای دستیابی به چنین سامانه‌هایی صورت گرفته است. هدف از ساخت این سامانه‌ها بهره‌گیری از حالت‌های کوانتومی برای رفع مشکلاتی است که تاکنون حل کردن آن غیرممکن بود یا رایانه‌های فعلی برای آن مناسب نیستند،
با توجه به گزارش‌هایی که تاکنون منتشر شده تحقیقات صورت گرفته در دانشگاه هاروارد زیر نظر میخاییل لوکین (Mikhail Lukin) پیشگام توسعه‌ی بستر مورد بحث است.
محققان هاروارد موفق شده‌اند قوی‌ترین رایانه‌ی کوانتومی فعلی، مجهز به 51 کیوبیت (Qubit) را تولید بکنند. بسیاری از محققان معتقدند اگر بتوان سامانه‌ای با بیش از 50 کیوبیت توسعه داد، قدرتی پردازشی بیشتر از قوی‌ترین ابررایانه‌های سنتی امروزی به دست می‌آید. در نتیجه می‌توان این گونه نتیجه گرفت که هاروارد در حال حاضر قدرتمندترین محصول جهان را در دست دارد.

2) برقراری تماس با مریخ از طریق فناوری کوانتومی

ایلان ماسک (Elon Musk)، مدیرعامل شرکت اسپس‌اکس (SpaceX) قصد دارد در طول چند سال آینده انسان‌ها را به مریخ فرستاده و شهری را روی سطح این سیاره ایجاد بکند. همچنین روی طرحی کار می‌کند تا علاوه بر زمین به سطح مریخ نیز اینترنت ارائه بدهد. از طرفی یکی از مشکلات اصلی این اقدام، نحوه برقراری ارتباط افرادی است که در سطح آن سیاره یا بین زمین و مریخ و در فاصله‌ی دوری از یکدیگر قرار دارند.
با توجه به اینکه زمین و مریخ در چه فاصله‌ای از یکدیگر قرار داشته باشند بین 3 تا 22 دقیقه طول خواهد کشید تا سیگنال‌های رادیویی –که با سرعت نور حرکت می‌کنند- بین سطح دو سیاره جابه‌جا بشوند؛ اما فناوری کوانتومی بدون هیچ‌گونه تأخیری، به صورت لحظه‌ای پیام‌ها را جابه‌جا بکند.
آرکادی فدورا (Arkady Fedorov)، مدیر آزمایشگاه رایانه‌های کوانتومی ابررسانا در دانشگاه کوئینزلند[fn]Superconducting Quantum Devices Laboratory at the University of Queensland[/fn] در زمینه‌ی استفاده از کیوبیت‌های ابر رسانه به عنوان اتم‌های مصنوعی تحقیق می‌کند.

کوبیت‌ها در شرایط معمولی برای انجام محاسبات در سامانه‌های کوانتومی به کار گرفته می‌شوند؛ اما فدورا به امواج مغناطیسی و کنترل پارامترهای خاصی از آن توجه نشان می‌دهد.
فدورا توضیح داد اگر دانشمندان بخواهند از این فناوری برای برقراری ارتباط از راه دور استفاده کنند، تنها به یک آداپتور برای تبدیل امواج الکترومغناطیسی به ذرات نور نیاز دارند. با وجود این انجام این کار با مشکلات بسیاری مواجه است؛ زیرا برای انجام یک عملیات کوانتومی باید موفقیت آن به 100 درصد نزدیک باشد در غیر این صورت اطلاعات از بین خواهند رفت.
ارتش چین در سال میلادی گذشته ادعا کرد موفق به ساخت اولین رادار کوانتومی شده است. نحوه‌ی کار سخت‌افزار یاد شده به این صورت است که اتم‌ها را به یک جفت اتم نصف و یک جفت از آن را به نقطه‌ی مورد نظر (فاصله‌ی بین دو جفت اتم می‌تواند بیش از هزاران کیلومتر باشد.) ارسال می‌کنند. سپس هر تغییری که اتم‌های ارسال شده به خود ببینید، همان واکنش‌ها را بدون هیچ تأخیری جفت‌های باقی‌مانده از خود نشان می‌دهند. در نتیجه می‌توان در سریع‌ترین زمان ممکن دشمن را شناسایی کرد.

3) الگوریتم‌های شکست‌ناپذیر یک خبر بسیار قدیمی است

یکی از اهداف اصلی تولید رایانه‌های کوانتومی، ایجاد سامانه‌هایی غیرقابل هک است. به این معنا که اگر شخصی بتواند با استفاده از قوانین کوانتومی یک پیام ایجاد و ارسال بکند، تنها دریافت‌کننده‌ی آن قابلیت مشاهده‌ی محتوا را داشته باشد. یک شرکت سوئیسی به نام آی.دی کوانتیک (ID Quantique) در حال نزدیک به شدن به سالگرد 20 سالگی رویکرد خود در تولید و فروش سخت‌افزار ارتباطات کوانتومی است که توسط سازمان‌های تحقیقاتی و دولت‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

4) فناوری کوانتومی؛ عنصری گمشده از هوش مصنوعی

برنامه‌های کاربردی هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی به قدرت پردازشی بسیاری نیاز دارند و رایانه‌های کوانتومی می‌توانند محاسبات آن را به شکل بهینه، با سرعت بیشتر و پایدار انجام بدهند.
ذرات کوانتومی به هیچ‌یک از قوانین کوانتومی وابسته نیستد و می‌توانند به دفعات مکرر بدون این که فاصله‌ای را طی کنند در مکان‌های مختلف ظاهر شوند. همچنین با کمک حالت ابررسانایی موجود در آن‌ها می‌تواند چندین ارزش را به صورت هم‌زمان در آن‌ها نگهداری کرد. تعدادی از تئوری‌های فعلی مطرح می‌کنند رایانه‌های کوانتومی پردازش‌های خود را به صورت موازی انجام می‌دهند درنتیجه می‌توان از آن برای برطرف کردن موانع فناوری کلاسیک استفاده کرد.

5) بودجه‌ی تحقیقات؛ اصلی‌ترین مانع توسعه‌ی رایانش کوانتومی

سرگی بلوزوف (Serguei Beloussov)، مؤسس مرکز کوانتومی روسیه توضیح داد بودجه‌ی تحقیقاتی، اصلی‌ترین مانع دستیابی به رایانه‌های کوانتومی است. به عبارت ساده‌تر علم خوب، گران الست.
در یک نظرسنجی انجام شده از حاضرین اجلاس مذکور، بیشتر آن‌ها اعتقاد داشتند بین 5 تا 10 سال آینده به فناوری کوانتومی کاربردی دسترسی می‌یابند.

نتیجه‌گیری

با توجه به اجلاس فناوری کوانتومی سال 2017، برخلاف تصور بیشتر مردم، رمزنگاری کوانتومی از مدت‌ها قبل وجود داشته و دیگر موضوع جدیدی نیست. از طرفی گروهی از تحلیلگران اعتقاد دارند هر کشوری که زودتر به فناوری محاسبات کوانتومی کاربردی دسترسی پیدا کند، به پادشاه فضای سایبر تبدیل خواهد شد؛ زیرا می‌تواند به همه‌ی سامانه‌ها نفوذ کرده و خود در برابر چنین اقدامی مصون بماند.
به طور طبیعی هر دستاورد جدیدی که به وجود می‌آید در کنار مزایای خود، نقاط ضعف و معایبی هم خواهد داشت و کامل نیست. برای نمونه همان‌طور که در زمان جنگ جهانی آلمانی‌ها اعتقاد داشتد که ماشین رمزنگاری انیگمای آن‌ها غیرقابل رمزگشایی است؛ اما مدتی بعد نحوه‌ی کار آن فاش شد، مطمئناً بعد از همه‌گیر شدن آن در 5 تا 10 سال آینده هکرها روشی برای نفوذ پیدا می‌کنند.