کامپیوترهای کوانتومی چیستند و چرا اهمیت دارند؟
پاییز گذشته، گوگل اعلام کرد که به برتریِ کوانتومی دست یافته است. اگر این خبر کمی انتزاعی است و کاربرهای متوسط آن را بدرستی درک نمی‌کنند پس باید یک بار دیگر خوب به آن فکر کنند. آنچه تیم گوگل انجام داد در اصل، استفاده از یک کامپیوتر کوانتومی برای حل مشکلی بود که حتی جذاب‌ترین ابرکامپیوترها را هم سردرگرم کرده بود. لابد با خود می‌گویید چه تکان‌دهنده، اینطور نیست؟ علاوه بر این، شرایط رایانش کوانتومی مستقیماً امنیت داده‌های شما را تحت تأثیر قرار می‌دهد. از اینها گذشته، بسیاری از متودهای محافظتی در جهان دیجیتال بر مبنای ضد کرک بودن (در بازه زمانی معقول) هستند. در ادامه با ما همراه شوید تا با شما از کامپیوترهای کوانتومی بگوییم و توضیح دهیم چطور مجرمان سایبری می‌توانند روزی آن‌ها را هک کنند.
کامپیوتر کوانتومی چیست؟
تفاوت عمده‌ی یک کامپیوتر کوانتومی با نوع سنتی ترانزیستورِ آن که امروز همگی استفاده می‌کنیم در نحوه‌ی مدیریت اطلاعات است. دستگاه‌هایی که با آن‌ها آشنایی داریم –از همین اسمارت‌فون‌ها و لپ‌تاپ‌ها گرفته تا ابرکامپیوترهای Deep Blue شطرنج- همه‌چیز را به بیت ذخیره می‌کنند؛ نامی که به کوچکترین واحد اطلاعاتی می‌گویند. یک بیت می‌تواند یکی از این دو ارزش را بگیرد: 0 یا 1. لامپ را در نظر بگیرید: یا روشن است (1) یا خاموش (0). یک فایل روی دیسک کامپیوتر شبیه به مجموعه‌ایست از لامپ که برخی‌شان روشن هستند و برخی‌شان خاموش. شما با تجهیز خود به بسیاری لامپ روشن میتوانید برای رمزگذاری اطلاعات از عبارتی چون «آلبرت اینجا بود» یا تصویر مونا لیزا استفاده کنید.
وقتی یک دستگاه دو حالته مشکلی را حل می‌کند، باید مدام این لامپ‌ها را روشن و خاموش کند و برای اینکه نگذارد مموری‌اش را خراب کنند نتایج محاسبات میانی را نوشته و پاک نماید. این کار زمان می‌برد، برای همین اگر روند پیچیده باشد کامپیوتر برای مدت بسیار طولانی فکر خواهد کرد. کامپیوترهای کوانتومی برخلاف عموزاده‌های سنتی خود با استفاده از بیت‌های کوانتومی یا به طور مختصر همان کیوبیت‌ها اطلاعات را ذخیره و پردازش می‌کنند. آن‌ها نه تنها می‌توانند روشن و خاموش شوند بلکه می‌توانند در حالت گذار[1] و حتی در آن واحد در دو حالت روشن و خاموش قرار گیرند. کیوبیت مانند لامپی است که خاموشش کردید اما همچنان سوسو می‌زند.
یا مثل گربه شرودینگر[2] که هم زنده است و هم مرده. لامپ‌های کامپیوتر کوانتومی که هم روشنند و هم خاموش کلی در زمان صرفه‌جویی می‌کنند. بنابراین، یک کامپیوتر کوانتومی می‌تواند حتی در مقایسه با قدرتمندترین دستگاه سنتی نیز مشکلات پیچیده را بسیار سریعتر حل کند. گوگل ادعا می‌کند ماشین کوانتومی‌اش که Sycamore نام دارد توانسته محاسبات را ظرف 3 دقیقه در یک بیت انجام دهد؛ چیزی که یک ابرکامپیوتر معمولی 10 هزار سال طول می‌کشد تا به این محاسبات برسد. اینجاست که واژه «برتری» پا به میدان می‌گذارد.
کامپیوترهای کوانتومی در دنیای واقعی
آنطور که دستگیر ما شده است، کامپیوترهای کوانتومی وقتی صحبت از حل کردن مشکلات بسیار پیچیده به میان می‌آید به شدت تیز عمل می‌کنند. بنابراین، چرا عصر ترانزیتور تا همین الانش هم به کتاب‌های تاریخی نپیوسته است؟ دلیلش این است که این فناوری هنوز نوپاست و وضعیت «لامپ چشمک‌زن» همچنان ناپایدار است- تازه این را نگوییم که هر قدر سیستم کیوبیت‌های بیشتری در خود داشته باشد، پایدار بودنش بسی سخت‌تر می‌گردد. و امکان‌سنجیِ محاسبات (از میان کلی موارد دیگر) به تعداد کیوبیت‌ها بستگی دارد: با دو لامپ -حتی آن رده‌بالاترین‌ها -هم نخواهید توانست مونا لیزا را بکشید.
دلایل دیگری هم که توضیحشان از حوصله این متن خارج بود نمی‌گذارند کامپیوترهای کوانتومی به طور کلی و از ریشه و بن پردازشگرهای خود را تعویض کنند. در نظر داشته باشید که آن‌ها اطلاعات را به طور کاملاً متفاوتی پردازش می‌کنند. این بدان معناست که نرم‌افزارهای مخصوص آن‌ها باید از ابتدای ابتدا توسعه داده شود. شما نمی‌توانید صرفاً ویندوز را روی کامپیوتر کوانتومی نصب کنید؛ بلکه نیاز به یک سیستم‌عامل کوانتومی کاملاً جدید و اپ‌های کوانتومی دارید. گرچه دانشمندان و غول‌های آی‌تی دارند کمابیش توک پای خود را به ساحل دریای بی‌کران کوانتوم می‌زنند اما در حال حاضر کامپیوترهای کوانتومی تقریباً دارند مانند هارد درایوهای خارجی (که توسط کامپیوترهای معمول کنترل می‌شوند- و بدان متصلند) کار می‌کنند. آن‌ها برای حل دامنه محدودی از مشکلات همچون مدلسازیِ اتم هیدروژنی یا جست‌وجوی پایگاه‌های اطلاعاتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
با وجود قدرت رایانش کوانتومی شما هنوز هم نمی‌توانید از آن برای آنلاین شدن و تماشای ویدیوها استفاده کنید. با این حال بسیاری بر این باورند که آینده به رایانش کوانتومی تعلق دارد. اولین کامپیوترهای وانتومی سال 1999 در بازار دیده شدند. امروز، سازمان‌های بزرگ چون گوگل، هانی‌ول، آی‌بی‌ام (این مورد آخر به مشتریان دسترسی کلود به کامپیوتر کوانتومی‌اش را می‌دهد)، توشیبا، علی‌بابا و بایدو شدیداً دارند روی این حوزه سرمایه‌گذاری می‌کنند. با این وجود، شایان ذکر است که مشکلی که گوگل حل کرد به غیر از نشان دادن قابلیت‌های رایانش کوانتومی هیچ کارایی‌ای ندارد. البته آنقدر پیچیدگی وجود دارد که کاربر روزانه لازم نیست از تمام چم و خم‌های آن سر دربیاورد. از طرفی نیز همه هم با این ادعای 10 هزار ساله‌ی گوگل موافق نیستند. برای مثال آی‌بی‌ام مطمئن است که یک ابرکامپیوتر می‌تواند همین مسئله را حل کند، حالا نه در 3 دقیقه اما دیگر از 48 ساعت بیشتر نمی‌شود.
کامپیوترهای کوانتومی (هنوز) تهدید نیستند
همانطور که مستحضر هستید، کامپیوترهای کوانتومی هنوز هم برای دانشمندان بیشتر یک بازیچه و تفریح است. اما این به طور حتم این معنی را نمی‌دهد که هیچگاه این کامپیوترها به کالایی مصرفی تبدیل نخواهند شد (و تا همیشه هیچ خطری نخواهند داشت). با در نظر گرفتن این مسئله، متخصصین امنیت داده از همین الان در حال طرح برنامه‌های مبارزاتی هستند که اطلاعات بیشتر این برنامه‌ها را در خبرهای آتی خدمتتان شرح می‌دهیم.
[1] transitional state
[2] یک آزمایش فکری است که در سال ۱۹۳۵ اروین شرودینگر، فیزیکدان اتریشی، ابداع کرد. این آزمایش که گاهی به‌صورت پارادوکس تعریف می‌شود، نشان می‌دهد که اگر قوانین مکانیک کوانتومی بر اشیای عادی و روزمره اعمال شود، چه اتفاقی می‌افتد.
منبع: کسپرسکی آنلاین
تنظیم: روابط عمومی شرکت ایدکو (توزیع کننده محصولات کسپرسکی در ایران)
- ۹۹/۰۲/۲۱