شگفتی مدیرعامل انویدیا از شرکت‌های کوانتومی

اظهارات غیرمنتظره هوانگ

جنسن هوانگ، مدیر عامل Nvidia، اخیراً اظهار نظری کرد که موجی از واکنش‌ها را در صنعت محاسبات کوانتومی برانگیخت. او از وجود شرکت‌های سهامی عام در این بخش ابراز شگفتی کرد، اظهاراتی که ناخواسته منجر به کاهش قابل توجه قیمت سهام چندین شرکت محاسبات کوانتومی شد.

در طی رویدادی که بر فناوری کوانتومی متمرکز بود، هوانگ شگفتی خود را بیان کرد و عدم آگاهی خود را از وضعیت عمومی این شرکت‌ها آشکار کرد. واکنش اولیه او، همانطور که خودش بیان کرد، ناباوری بود. او اعتراف کرد: “نمی‌دانستم که آنها سهامی عام هستند” و این سوال را مطرح کرد: “چگونه یک شرکت کوانتومی می‌تواند سهامی عام باشد؟” این اعتراف صریح، ماهیت نوپا و سوداگرانه صنعت محاسبات کوانتومی را برجسته می‌کند، حوزه‌ای که هنوز عمدتاً در مرحله تحقیق و توسعه است.

زمینه اظهارات هوانگ

درک زمینه‌ای که هوانگ در آن این اظهارات را بیان کرد، مهم است. او پیش‌تر گفته بود که کامپیوترهای کوانتومی “بسیار مفید” احتمالاً دهه‌ها با ما فاصله دارند. این چشم‌انداز بلندمدت، در حالی که شاید با توجه به موانع تکنولوژیکی واقع‌بینانه باشد، با انتظارات کوتاه‌مدت سرمایه‌گذاران در شرکت‌های محاسبات کوانتومی سهامی عام در تضاد بود. ترکیبی از شگفتی او از وضعیت عمومی آنها و جدول زمانی طولانی او برای کاربردهای عملی محاسبات کوانتومی، طوفانی کامل از عدم اطمینان را ایجاد کرد که منجر به فروش سهام در این بخش شد.

چشم انداز محاسبات کوانتومی: قلمرویی از وعده و عدم اطمینان

محاسبات کوانتومی، یک تغییر پارادایم انقلابی در قدرت محاسباتی، این پتانسیل را دارد که صنایعی از پزشکی و علم مواد گرفته تا امور مالی و هوش مصنوعی را متحول کند. برخلاف کامپیوترهای کلاسیک که اطلاعات را به صورت بیت‌هایی که 0 یا 1 را نشان می‌دهند ذخیره می‌کنند، کامپیوترهای کوانتومی از کیوبیت‌ها استفاده می‌کنند. کیوبیت‌ها از اصول برهم‌نهی و درهم‌تنیدگی استفاده می‌کنند و به آنها اجازه می‌دهند 0، 1 یا ترکیبی از هر دو را به طور همزمان نشان دهند. این قابلیت، کامپیوترهای کوانتومی را قادر می‌سازد تا با مسائل پیچیده‌ای که حتی برای قدرتمندترین ابررایانه‌های کلاسیک نیز غیرقابل حل هستند، مقابله کنند.

با این حال، این حوزه هنوز در مراحل ابتدایی خود است. ساخت و مقیاس‌بندی کامپیوترهای کوانتومی پایدار یک چالش تکنولوژیکی عظیم است. حفظ حالت‌های کوانتومی ظریف کیوبیت‌ها، که بسیار مستعد نویز محیطی هستند، به دماهای بسیار پایین و مکانیزم‌های تصحیح خطای پیچیده نیاز دارد.

بازیگران کلیدی و رویکردها

چندین شرکت برای کسب رهبری در این زمینه نوظهور رقابت می‌کنند که هر کدام رویکردهای تکنولوژیکی متفاوتی را برای ساخت کامپیوترهای کوانتومی دنبال می‌کنند. برخی از بازیگران برجسته و فناوری‌های مربوطه آنها عبارتند از:

• کیوبیت‌های ابررسانا: شرکت‌هایی مانند IBM و Google در خط مقدم این رویکرد قرار دارند که شامل استفاده از مدارهای ابررسانا برای ایجاد و کنترل کیوبیت‌ها می‌شود. این مدارها در دماهای نزدیک به صفر مطلق کار می‌کنند و به سیستم‌های برودتی عظیم و گران‌قیمت نیاز دارند.
• یون‌های به دام افتاده: IonQ، یک شرکت سهامی عام که پس از اظهارات هوانگ، کاهش قابل توجهی در سهام خود را تجربه کرد، یکی از طرفداران پیشرو فناوری یون‌های به دام افتاده است. این رویکرد از یون‌های منفرد (اتم‌های باردار الکتریکی) که توسط میدان‌های الکترومغناطیسی به دام افتاده و کنترل می‌شوند، به عنوان کیوبیت استفاده می‌کند. سیستم‌های یون به دام افتاده، دقت بالا و زمان همدوسی طولانی را ارائه می‌دهند، اما مقیاس‌بندی آنها چالش‌های مهندسی قابل توجهی را به همراه دارد.
• کیوبیت‌های فوتونی: PsiQuantum شرکتی است که رویکرد فوتونی را دنبال می‌کند و از فوتون‌ها (ذرات نور) به عنوان کیوبیت استفاده می‌کند. این فناوری مزایای بالقوه‌ای را از نظر مقیاس‌پذیری و اتصال ارائه می‌دهد، اما ساخت کامپیوترهای کوانتومی فوتونی پایدار و قابل اعتماد همچنان یک کار دشوار است.
• اتم‌های خنثی: رویکرد دیگر شامل استفاده از اتم‌های خنثی به دام افتاده در شبکه‌های نوری به عنوان کیوبیت است. شرکت‌هایی مانند ColdQuanta در حال بررسی این فناوری هستند که مزایای بالقوه‌ای را از نظر مقیاس‌پذیری و زمان همدوسی ارائه می‌دهد.
• کیوبیت های توپولوژیکی: مایکروسافت سرمایه گذاری هنگفتی در کیوبیت های توپولوژیکی انجام می دهد، رویکردی عجیب تر که هدف آن ایجاد کیوبیت هایی است که ذاتاً در برابر نویز و خطا مقاوم تر هستند. این فناوری هنوز در مراحل اولیه توسعه است.

چشم انداز سرمایه گذاری: ایجاد تعادل بین پتانسیل بلند مدت و نوسانات کوتاه مدت

صنعت محاسبات کوانتومی سرمایه‌گذاری قابل توجهی را هم از سوی سرمایه‌گذاران خطرپذیر و هم از سوی دولت‌ها در سراسر جهان جذب کرده است. سرمایه‌گذاران به پتانسیل تحول‌آفرین این فناوری علاقه‌مند هستند و آینده‌ای را متصور می‌شوند که در آن کامپیوترهای کوانتومی پیشرفت‌هایی را در زمینه‌های مختلف باز می‌کنند.

با این حال، این صنعت همچنین با ریسک و عدم اطمینان بالایی همراه است. موانع تکنولوژیکی قابل توجه هستند و جدول زمانی برای دستیابی به کامپیوترهای کوانتومی مقاوم در برابر خطا و تجاری، نامشخص است. این نوسانات ذاتی، سرمایه‌گذاری در شرکت‌های محاسبات کوانتومی سهامی عام را به یک تلاش ویژه سوداگرانه تبدیل می‌کند.

اظهارات هوانگ ناخواسته این نوسانات را برجسته کرد. شگفتی او از وجود شرکت‌های محاسبات کوانتومی سهامی عام، بر شکاف بین چشم‌انداز بلندمدت محاسبات کوانتومی و انتظارات کوتاه‌مدت بازار سهام تأکید می‌کند.

عمیق‌تر شدن در چالش‌ها

مسیر رسیدن به کامپیوترهای کوانتومی عملی و مقاوم در برابر خطا، مملو از چالش‌های متعددی است. بیایید برخی از موانع کلیدی را با جزئیات بیشتری بررسی کنیم:

پایداری و همدوسی کیوبیت

یکی از مهم‌ترین چالش‌ها، حفظ پایداری و همدوسی کیوبیت‌ها است. کیوبیت‌ها فوق‌العاده شکننده و مستعد نویز محیطی هستند، مانند میدان‌های الکترومغناطیسی سرگردان و نوسانات دما. این نویز می‌تواند باعث شود کیوبیت‌ها خواص کوانتومی خود را از دست بدهند و منجر به خطا در محاسبات شوند. مدتی که یک کیوبیت می‌تواند حالت کوانتومی خود را حفظ کند، زمان همدوسی آن نامیده می‌شود. افزایش زمان همدوسی برای انجام محاسبات کوانتومی پیچیده بسیار مهم است.

تصحیح خطا

از آنجایی که کیوبیت‌ها بسیار مستعد خطا هستند، تصحیح خطای کوانتومی برای ساخت کامپیوترهای کوانتومی قابل اعتماد ضروری است. برخلاف کامپیوترهای کلاسیک، که در آن‌ها خطاها را می‌توان به سادگی با ایجاد چندین کپی از یک بیت تصحیح کرد، اطلاعات کوانتومی را نمی‌توان به دلیل قضیه عدم کلون‌سازی کپی کرد. این اصل اساسی مکانیک کوانتومی، مستلزم تکنیک‌های پیچیده تصحیح خطا است که می‌توانند خطاها را بدون اندازه‌گیری مستقیم حالت کیوبیت‌ها، شناسایی و تصحیح کنند. توسعه کدهای تصحیح خطای کوانتومی کارآمد و مقیاس‌پذیر، یک تمرکز تحقیقاتی مهم است.

مقیاس پذیری

ساخت کامپیوترهای کوانتومی با تعداد کمی کیوبیت به اندازه کافی چالش برانگیز است. مقیاس‌بندی این سیستم‌ها به صدها، هزاران یا حتی میلیون‌ها کیوبیت، که برای حل مسائل عملی مورد نیاز هستند، چالش بزرگ‌تری را به همراه دارد. هر کیوبیت اضافی، پیچیدگی سیستم را به صورت نمایی افزایش می‌دهد و کنترل و حفظ همدوسی را دشوارتر می‌کند.

کنترل و اندازه گیری

کنترل و اندازه‌گیری دقیق حالت کیوبیت‌ها برای انجام محاسبات کوانتومی بسیار مهم است. این امر به سخت‌افزار و نرم‌افزار پیچیده‌ای نیاز دارد، از جمله لیزرهای با دقت بالا، ژنراتورهای مایکروویو و آشکارسازهای حساس. با افزایش تعداد کیوبیت‌ها، پیچیدگی سیستم کنترل و اندازه‌گیری به طور چشمگیری افزایش می‌یابد.

نرم افزار و الگوریتم ها

توسعه نرم‌افزار و الگوریتم‌هایی که بتوانند به طور موثر از قدرت کامپیوترهای کوانتومی استفاده کنند، چالش بزرگ دیگری است. الگوریتم‌های کوانتومی اساساً با الگوریتم‌های کلاسیک متفاوت هستند و طراحی آن‌ها به درک عمیقی از مکانیک کوانتومی و علوم کامپیوتر نیاز دارد. حوزه توسعه الگوریتم کوانتومی هنوز در مراحل اولیه خود است و تحقیقات زیادی برای کشف پتانسیل کامل محاسبات کوانتومی مورد نیاز است.

برودت

بسیاری از فناوری‌های محاسبات کوانتومی، مانند کیوبیت‌های ابررسانا، برای کار کردن به دماهای بسیار پایین نیاز دارند. حفظ این دماها، که اغلب نزدیک به صفر مطلق (-273.15 درجه سانتیگراد یا -459.67 درجه فارنهایت) است، به سیستم‌های برودتی پیچیده و گران‌قیمت نیاز دارد. اندازه و هزینه این سیستم‌ها می‌تواند مانعی قابل توجه برای مقیاس‌بندی کامپیوترهای کوانتومی باشد.

آینده محاسبات کوانتومی: مسیری طولانی و پر پیچ و خم

با وجود چالش‌ها، پاداش‌های بالقوه محاسبات کوانتومی آنقدر قابل توجه است که تلاش‌های تحقیق و توسعه همچنان در حال شتاب گرفتن است. دولت‌ها و شرکت‌های خصوصی میلیاردها دلار در این زمینه سرمایه‌گذاری می‌کنند و پیشرفت‌هایی در جبهه‌های مختلف در حال انجام است.

در حالی که پیش‌بینی هوانگ مبنی بر دهه‌ها فاصله تا کامپیوترهای کوانتومی “بسیار مفید” ممکن است برای برخی بدبینانه به نظر برسد، اما منعکس‌کننده ارزیابی واقع‌بینانه از موانع قابل توجهی است که باقی مانده‌اند. سفر به سمت محاسبات کوانتومی مقاوم در برابر خطا و تجاری، احتمالاً سفری طولانی و پر پیچ و خم خواهد بود، با پیچ و خم‌های فراوان در طول مسیر.

با این حال، تأثیر بالقوه این فناوری آنقدر تحول‌آفرین است که ارزش دنبال کردن را دارد. کامپیوترهای کوانتومی این پتانسیل را دارند که پزشکی، علم مواد، هوش مصنوعی و بسیاری از زمینه‌های دیگر را متحول کنند. آنها می‌توانند منجر به کشف داروها و مواد جدید، توسعه الگوریتم‌های هوش مصنوعی قدرتمندتر و شکستن کدهای رمزگذاری مدرن شوند.
صنعت محاسبات کوانتومی ترکیبی جذاب از اکتشافات علمی، نبوغ مهندسی و سرمایه‌گذاری سوداگرانه است. این حوزه‌ای است که مرزهای آنچه ممکن است دائماً در حال جابجایی است و پتانسیل پیشرفت‌های پیشگامانه در آن بسیار زیاد است. در حالی که راه پیش رو طولانی و چالش برانگیز است، مقصد – جهانی که در آن کامپیوترهای کوانتومی اسرار جهان را کشف می‌کنند و برخی از مبرم‌ترین مشکلات بشریت را حل می‌کنند – چشم‌اندازی است که ارزش تلاش برای آن را دارد.