چرا قدرتمندترین کامپیوتر دنیا در سرمای زیر صفر نگهداری میشود؟
بی بی سی: شبیه یک فانوس طلایی است و سردترین نقطه شناخته شده در جهان را در خود جای داده است.
آنچه پیش روی من است نه تنها قدرتمندترین رایانه در جهان است، بلکه فناوری حیاتی برای امنیت مالی، بیت کوین، اسرار دولتی، اقتصاد جهانی و فراتر از آن است.
محاسبات کوانتومی کلید تعیین اینکه کدام شرکت ها و کشورها در بقیه قرن بیست و یکم برنده خواهند شد و کدام کشورها ضرر خواهند کرد.
روبروی من، در ارتفاع یک متری از زمین و در یکی از مراکز گوگل در سانتا باربارا، کالیفرنیا، “ویلو” آویزان است. صادقانه بگویم، اصلاً آن چیزی که انتظار داشتم نبود.
هیچ صفحه نمایش یا صفحه کلیدی در کار نیست، چه رسد به دوربین های هولوگرافی یا تراشه های ذهن خوان.
Willow مجموعه ای از دیسک های گرد به اندازه بشکه نفت است که توسط صدها سیم کنترل سیاه رنگ به هم متصل شده اند و در یخچالی برنزی با حمام هلیوم مایع فرو می روند که تراشه کوانتومی را در یک هزارم درجه بالای صفر مطلق نگه می دارد.
ظاهر و حس آن کاملاً یادآور دهه هشتاد است، اما اگر پتانسیل محاسبات کوانتومی محقق شود، این ساختار پری دریایی شکل از فلز و سیم در مقابل ما می تواند دنیا را از جهات مختلف تغییر دهد.
نوئن یک شخصیت افسانه ای است. نابغه تکنولوژی و عاشق موسیقی تکنو. او طوری لباس می پوشد که گویی مستقیماً از اسنوبورد در جشنواره موسیقی Burning Man به سر کار آمده است، جشنواره ای که برای آن آثار هنری طراحی می کند. شاید واقعاً در یکی از جهان های موازی همین کار را کرده است.
ماموریت او تبدیل فیزیک نظری به کامپیوترهای کوانتومی عملی برای “حل مسائلی است که در غیر این صورت غیر قابل حل هستند” و او اذعان می کند که نظرش مغرضانه است، اما می گوید این لامپ ها بهترین های جهان هستند.
معبد پنهان فناوری های آینده
بیشتر صحبتهای ما درباره چیزهایی است که اجازه نداریم در این آزمایشگاه فوق سری فیلمبرداری کنیم. این فناوری حیاتی تحت کنترل صادرات و دسترسی محدود است و در مرکز رقابت برای برتری تجاری و اقتصادی قرار دارد. هر مزیت کوچکی، از اشکال اجزای جدید گرفته تا شرکتهای موجود در زنجیرههای تامین جهانی، میتواند به اهرمی بالقوه برای قدرت تبدیل شود.
در این معبد پنهان از علم پیشرفته، حال و هوای مشخص کالیفرنیایی، در رنگ ها، در هنر جریان دارد.
هر کامپیوتر کوانتومی یک نام منحصر به فرد مانند “یاکوشیما” یا “مندوسینو” دارد و هر یک در هنر معاصر پیچیده شده است. دیوارها با نقاشی های دیواری به سبک گرافیتی تزئین شده اند و آفتاب درخشان زمستانی آنها را روشن می کند.
Heartmutt Noon، Willow، آخرین تراشه کوانتومی گوگل را که دو دستاورد بزرگ دارد، می پذیرد. او می گوید این تراشه «یک بار برای همیشه» به بحث در مورد اینکه آیا رایانه های کوانتومی می توانند کارهایی را انجام دهند که رایانه های کلاسیک نمی توانند انجام دهند یا خیر پایان می دهد.
این نتیجه نظری اخیراً در الگوریتمی به نام «بازتابهای کوانتومی» استفاده شده است. الگوریتمی که برای کامپیوترهای معمولی غیرممکن است تا بتواند ساختار مولکول ها را با استفاده از همان فناوری مورد استفاده در دستگاه های MRI شناسایی کند.
هارتموت نون راههایی را فهرست میکند که معتقد است تراشه Willow میتواند برای «کمک به بسیاری از مشکلاتی که بشر امروزی با آن مواجه است» استفاده شود.
او میگوید: «این تراشه به ما کمک میکند تا داروها را با کارایی بیشتری کشف کنیم. وی می افزاید: به تولید مواد غذایی موثرتر کمک می کند، به تولید، انتقال و ذخیره انرژی کمک می کند… همچنین به حل تغییرات آب و هوایی و گرسنگی انسان کمک می کند.
هارتموت نان می گوید: «این تراشه به ما این امکان را می دهد که طبیعت را خیلی بهتر درک کنیم و سپس اسرار آن را باز کنیم و فناوری هایی بسازیم که زندگی را برای همه دلپذیرتر کند.
برخی از محققان بر این باورند که هوش مصنوعی واقعی تنها با محاسبات کوانتومی امکان پذیر خواهد بود.
اعضای تیم اینجا به تازگی جایزه نوبل را برای تحقیقات اساسی خود در مورد “کیوبیت های ابررسانا” دریافت کرده اند.
تراشه Willow دارای ۱۰۵ کیوبیت است. در مقابل، تلاش کوانتومی مایکروسافت در حال حاضر به ۸ کیوبیت رسیده است، اما با رویکردی کاملا متفاوت پیش می رود. در سطح جهانی، مسابقه ای نفس گیر در جریان است: رسیدن به یک میلیون کیوبیت هدف نهایی است، نقطه ای که در آن می توان یک «کامپیوتر کوانتومی در مقیاس عملی» ساخت. ماشینی که می تواند کارهای پیچیده ای مانند شیمی کوانتومی و طراحی دارو را بدون خطا انجام دهد. اما این فناوری همچنان بسیار حساس است.
آنچه در اینجا اتفاق می افتد در سراسر جهان به دقت زیر نظر گرفته می شود. پیتر نایت، رئیس هیئت مشورتی استراتژی برنامههای فناوری کوانتومی بریتانیا، میگوید که ویلو یک پیشرفت است.
این پیشرفت مسیر جدیدی را برای فناوری باز می کند: توانایی انجام تریلیون ها عملیات کوانتومی دقیق، شاید در هفت یا هشت سال آینده، نه بیست سالی که قبلاً تصور می شد.
اگر ربع اول قرن حاضر با ظهور اینترنت و سپس هوش مصنوعی مشخص شد، بدون شک ۲۵ سال آینده آغاز دوره کوانتومی خواهد بود.
تصور کنید سعی می کنید یک توپ تنیس را در یکی از هزار کشوی بسته پیدا کنید. یک کامپیوتر معمولی باید کشوها را یکی یکی باز کند تا آن را پیدا کند، اما یک کامپیوتر کوانتومی می تواند همه کشوها را یکجا باز کند. یا به عنوان مثال، به جای محاسبات سنتی که برای باز کردن صد در به صد کلید نیاز دارد، محاسبات کوانتومی این امکان را فراهم می کند که همه آن درها را به یکباره با یک کلید باز کنید.
از جنسن هوانگ، مدیرعامل انویدیا پرسیدم که آیا این تهدیدی برای مدل کسب و کار او در ارائه تراشههای تخصصی برای هوش مصنوعی است؟ او پاسخ داد: نه، در آینده یک پردازنده کوانتومی به کامپیوتر اضافه خواهد شد.
یکی از پیشگامان بریتانیایی در این زمینه به نکته مهمی اشاره می کند: آنچه در دنیای کوانتومی در دسترس است، پتانسیل رمزگشایی تقریباً هر چیزی است، از اسرار دولتی گرفته تا بیت کوین.
آقای نایت می گوید: «سرمایه گذاری چین در فناوری کوانتومی حدود ۱۵ میلیارد دلار است که شاید معادل بودجه مجموع برنامه های دولت سایر کشورها باشد.
از سال ۲۰۲۲، چین بیش از هر کشور دیگری مقالات علمی کوانتومی منتشر کرده است. این تلاش ها توسط فیزیکدان برجسته پان جیانوی رهبری می شود و بخش کلیدی چهاردهمین برنامه پنج ساله پکن است.
چین تصمیم گرفته است که شرکت های فناوری خود مانند بایدو و علی بابا را از توسعه تحقیقات کوانتومی مستقل منع کند و در عوض افراد و زیرساخت ها را در یک نهاد دولتی متمرکز کند. چین در تلاش است تا در ارتباطات و ماهواره های کوانتومی برتر باشد.
سال گذشته، Pan Jianwei کامپیوتر کوانتومی Zhuchongzhi 3.0 را با استفاده از فناوری مشابه اما رویکردی متفاوت با Willow ساخت و آزمایش کرد و ادعا کرد که به نتایج مشابهی رسیده است. در پاییز، این سیستم برای استفاده تجاری در دسترس قرار گرفت. همه چیز کمی شبیه پروژه منهتن در جنگ جهانی دوم برای ساخت اولین سلاح های هسته ای یا مسابقه فضایی در قرن بیست و یکم است.
بریتانیا یکی از مراکز علمی تحقیقات کوانتومی است. اولین تحقیق مربوط به کیوبیت های ابررسانا توسط یک دانشمند انگلیسی انجام شد. ده ها شرکت و تحقیقات پیشرفته در این کشور وجود دارد. دولت بریتانیا قصد دارد به زودی در این زمینه سرمایه گذاری بیشتری کند. این منطقه برای اقتصاد، کاربردهای نظامی و ژئوپلیتیک حیاتی است و این کشور امیدوار است که به قدرت سوم در این زمینه تبدیل شود.
در آزمایشگاه ویلو، حتی سوالات اساسی تری مطرح می شود. سال گذشته، هارتموت نان پیشنهاد کرد که سرعت بیسابقه ویلو میتواند برخی تصورات درباره وجود چندجهانی را تقویت کند. به طور خلاصه، این سرعت را شاید بتوان با این توضیح توضیح داد که Willow به دلیل قدرت محاسباتی خود به جهان های موازی دسترسی دارد. البته همه دانشمندان این نظر را قبول نداشتند.
هارتموت نان میگوید: «هنوز بحثهای داغی درباره آن وجود دارد. همانطور که در بازدید خود از آزمایشگاه دیدید، دلیل قدرت خارقالعاده رایانههای کوانتومی این است که میتوانند به طور همزمان به دو تا به توان ۱۰۵ ترکیب در یک چرخه زمانی دسترسی داشته باشند. باعث می شود بپرسید این چیزهای مختلف کجا هستند؟… نسخه ای از مکانیک کوانتومی وجود دارد که باید در مورد آن فکر کنید. یعنی صورت بندی جهان های متعدد، جهان های موازی یا واقعیت موازی.
هارتموت نون هشدار می دهد که ویلو این را ثابت نکرده است، اما “این نشانه ای است که باید این ایده را جدی گرفت.”
این نقطه پیشرفت مرزها، تکنولوژی و رشد جهانی است. و دولت بریتانیا به زودی صدها میلیون دلار برای رسیدن به ویلو و چین هزینه خواهد کرد. این یک داستان علمی تخیلی به نظر می رسد. اما به سرعت در حال تبدیل شدن به یک واقعیت اقتصادی است.
