مکانیک کوانتومی شاخه ای عجیب و تا حدی نظری از فیزیک مفهومی به غایت دشوار و پیچیده است. این علم با ذرات بسیار ریز و رفتارهای غیرقابل پیش بینی آن ها سر و کار دارد، رفتاری که مسیر تازه ای از توان علمی را پیش روی بشر گشوده است.

به گزارش خبرآنلاین، با این حال، همین پیچیدگی سرسام آور شاید یکی از دلایل باشد که فناوری کوانتومی هنوز در سایه درخشش هوش مصنوعی مانده است؛ ستاره ای که این روزها تمام توجهات دنیای فناوری را به خود جلب کرده است. این در حالی است که غول های فناوری مانند مایکروسافت و گوگل در ماه های اخیر، خبرهای مهمی از پیشرفت های بزرگ خود در حوزه کوانتوم منتشر کرده اند. به طور کلی، می توان گفت که کوانتوم بیش تر با سخت افزار مانند حسگرها و رایانه ها شناخته می شود، در حالی که هوش مصنوعی عمدتاً در حوزه ی نرم افزار تعریف می شود؛ هرچند هر دو به یکدیگر وابسته اند.

ترکیب این دو فناوری، شاید روزی منجر به تولد گونه ای از فناوری شود که از هر آنچه بشر تاکنون ساخته، قدرتمندتر باشد؛ هرچند همان طور که برایان هاپکینز، معاون و تحلیلگر ارشد شرکت پژوهشی Forrester هشدار می دهد، واژه ی شاید در این پیش بینی، بار سنگینی را بر دوش دارد: پتانسیل وجود دارد، اما هنوز نمی توان حکم قطعی داد. آزمایش های اولیه نویدبخش اند، اما همه نشان می دهند که برای استفاده واقعی از اثرات کوانتومی در هوش مصنوعی، به رایانه های کوانتومی بسیار قدرتمندتر و تحقیقات نوآورانه تری نیاز داریم.

از نظر ارزش اقتصادی، هر دو حوزه جذاب و سودآورند. بر اساس گزارش مک کینزی، ارزش صنعت کوانتوم می تواند تا سال 2025 به 97 میلیارد دلار (حدود 74 میلیارد پوند) برسد. در مقابل، ارزش بازار هوش مصنوعی در سطح تریلیون ها دلار پیش بینی می شود. اما هر دو فناوری در معرض خطر اغراق و حباب رسانه ای هستند. هاپکینز در این باره با طنز می گوید: قبلاً فکر می کردم رایانش کوانتومی بیشترین اغراق را در میان فناوری ها دارد، تا اینکه تب هوش مصنوعی از راه رسید.

در اواسط اکتبر، تحلیل گران هشدار دادند که ارزش برخی از سهام شرکت های کلیدی در حوزه کوانتوم ممکن است تا 62 درصد سقوط کند هم زمان که زمزمه های ایجاد حباب در بازار هوش مصنوعی نیز شدت گرفته است.

هر دو فناوری با خطاهای ذاتی روبه رو هستند. در حالی که کاربران امروزه با توهمات ابزارهای مولد هوش مصنوعی (مانند ChatGPT یا Gemini) آشنا شده اند، رایانش کوانتومی با نوع دیگری از خطا دست و پنجه نرم می کند. در اینجا، خطاها ناشی از ناپایداری محیطی اند؛ ذرات کوانتومی باید در شرایطی فوق العاده ظریف و حساس فعالیت کنند که کوچک ترین تغییر در نور یا صدا می تواند حالت آن ها را مختل کند. به همین دلیل، ایجاد محیطی پایدار برای چنین محاسباتی به شدت دشوار است.

این هفته، ایلان ماسک در شبکه X (توییتر سابق) گفت: رایانش کوانتومی احتمالاً در دهانه های همیشه تاریک ماه بهترین عملکرد را خواهد داشت. رایانه های کوانتومی ظاهری کاملاً متفاوت از رایانه های سنتی دارند. هنوز قالب طراحی مشخصی برای آن ها وجود ندارد، اما بیشترشان در حال حاضر سازه هایی عظیم با ظاهری شبیه به عروس دریایی فلزی هستند. این ماشین ها برای کارکرد به دماهای بسیار پایین و پرتوهای لیزر نیاز دارند، و طبیعتاً در خانه یا جیب کسی جای نمی گیرند.

در این میان، برخی پژوهشگران راه هایی برای ساده سازی این سیستم ها یافته اند. برای نمونه، استفاده از الماس های مصنوعی در ساخت کیوبیت ها (واحد بنیادین محاسبه ی کوانتومی) موجب شده بتوانند در دماهای نزدیک به محیط نیز عمل کنند. شرکت جواهرسازی دی بیرز (De Beers) از سال 2020 از طریق شرکت زیرمجموعه اش Element Six، اولین الماس کوانتومی همه منظوره جهان را عرضه کرد و در همکاری با خدمات وب آمازون (AWS) در حال بهینه سازی این الماس ها برای شبکه های آینده ی ماشین های کوانتومی است.

در حال حاضر، در سراسر جهان حدود 200 رایانه کوانتومی فعال وجود دارد (اگرچه چین تعداد دقیق دستگاه های خود را اعلام نکرده است). اما همین شمار اندک، مانع از اظهارنظرهای جسورانه کارشناسان نشده است. راجیب هازرا، مدیرعامل شرکت Quantinuum (که اخیراً ارزش آن به 10 میلیارد دلار رسیده)، در گفت وگو با پادکست Tech Life بی بی سی گفت: ما به عنوان مصرف کننده، اثرات محاسبات کوانتومی را در تقریباً همه جنبه های زندگی خود لمس خواهیم کرد. از نظر من، حوزه رایانش کوانتومی از نظر وسعت کاربرد، اگر به اندازه هوش مصنوعی اهمیت نداشته باشد بیشتر از آن اهمیت دارد.

سر پیتر نایت، از برترین فیزیک دانان کوانتومی بریتانیا، در گفت وگو با برنامه ی The Life Scientific رادیو 4 بی بی سی گفت: چیزهایی که حتی قوی ترین ابررایانه های امروزی برای محاسبه شان به طول عمر جهان نیاز دارند، احتمالاً در رایانه های کوانتومی در عرض چند ثانیه انجام خواهند شد.

همانند هوش مصنوعی، یکی از پرکاربردترین زمینه های تحقیق در کوانتوم، پزشکی و سلامت است. رایانه های کوانتومی قادر خواهند بود میلیون ها ترکیب مولکولی را به سرعت تحلیل کنند تا داروهای تازه ای بیابند فرایندی که در حال حاضر سال ها زمان می برد. برای درک مقیاس این توانایی: در دسامبر 2024، گوگل تراشه ای جدید به نام Willow معرفی کرد که می تواند مسئله ای را در 5 دقیقه حل کند مسئله ای که سریع ترین ابررایانه های جهان برای حل آن به 10 سپتیلیون سال (10 به توان 24 سال) زمان نیاز دارند.

هازرا معتقد است این توان می تواند به عصر داروهای شخصی سازی شده منجر شود؛ جایی که هر فرد به جای نسخه های عمومی، دارویی منحصربه فرد متناسب با بدن خود دریافت می کند. این قابلیت همچنین می تواند به فرایندهای شیمیایی گسترده تری مانند تولید کودهای کشاورزی کارآمدتر کمک کند که تحولی بزرگ برای کشاورزی در جهان است.

حسگرهای کوانتومی که بر اساس اصول مکانیک کوانتوم عمل می کنند، دقت اندازه گیری بی سابقه ای دارند و در تجهیزاتی مانند ساعت های اتمی به کار می روند. در سال 2019، پژوهشگران دانشگاه ناتینگهام از این حسگرها در دستگاهی به اندازه ی کلاه دوچرخه سواری استفاده کردند تا بتوانند اسکن مغز کودکان مبتلا به صرع را بدون نیاز به بی حرکت ماندن انجام دهند. این گامی مهم در مطالعات شناختی به شمار می رود. در سال گذشته نیز دانشمندان کالج امپریال لندن، نوعی قطب نمای کوانتومی را در شبکه متروی لندن آزمایش کردند — سامانه ای که بدون نیاز به GPS کار می کند و می تواند موقعیت اشیاء را حتی در زیر زمین، با دقتی بالا تعیین کند.

مایکل کاتبرت، مدیر مرکز ملی محاسبات کوانتومی بریتانیا، در این باره می گوید: اقتصاد بریتانیا روزانه بیش از یک میلیارد پوند به سامانه های GPS وابسته است. اما این فناوری در برابر پارازیت و جعل سیگنال آسیب پذیر است. استفاده از ساعت ها و ژیروسکوپ های کوانتومی می تواند زیرساخت های حیاتی ما را در برابر این تهدیدات مقاوم کند.

شبکه ملی برق بریتانیا نیز در حال بررسی کاربرد کوانتوم برای مدیریت توزیع بار انرژی (load shedding) است؛ یعنی چگونگی استفاده بهینه از هزاران منبع تولید برق برای جلوگیری از خاموشی ها. همچنین شرکت ایرباس با همکاری شرکت کوانتومی IonQ در حال آزمایش الگوریتم های کوانتومی برای چیدمان بهینه بار در هواپیماهاست؛ تغییری کوچک در مرکز ثقل هواپیما می تواند هزاران کیلوگرم سوخت اضافه مصرف کند.

با همه ی این امیدها، نباید از جنبه ی تاریک کوانتوم غافل شد. تقریباً تمام کارشناسان امنیت سایبری معتقدند که رایانه های کوانتومی در آینده قادر خواهند بود تمام روش های رمزنگاری فعلی را بشکنند. یعنی هیچ داده ای، از پیام شخصی تا اسناد محرمانه ی دولتی، در امان نخواهد بود. آلن وودوارد، استاد امنیت سایبری دانشگاه ساری، توضیح می دهد: دولت ها هم اکنون در حال سرقت داده های رمزگذاری شده ی یکدیگرند تا روزی که رایانه های کوانتومی واقعی ساخته شوند، بتوانند آن داده ها را رمزگشایی کنند. به این راهبرد می گویند: اکنون جمع آوری کن، بعداً رمزگشایی کن.

به گفته او، تهدید به قدری جدی است که باید از همین حالا به سراغ رمزنگاری مقاوم در برابر کوانتوم رفت. لحظه ای که چنین رایانه ای واقعاً ساخته شود، در جامعه فناوری به نام روز Q (Q-day) شناخته می شود. پیش بینی ها درباره زمان وقوع آن متفاوت است، اما هاپکینز از Forrester می گوید احتمال دارد تا حدود سال 2030 فرا برسد.

برخی شرکت ها مانند اپل و پیام رسان سیگنال، سامانه های رمزگذاری پساکوانتومی را معرفی کرده اند، اما این فناوری ها نمی توانند داده های قدیمی را که با روش های سنتی رمزگذاری شده اند، محافظت کنند. در ماه اکتبر، دنیل شو، رییس پیشین طراحی رمزنگاری در سازمان امنیت سایبری بریتانیا (GCHQ)، هشدار داد که تقریباً تمام شهروندان بریتانیایی ممکن است داده هایشان در حملات سایبری دولتی چین به خطر افتاده باشد. داده هایی که اکنون جمع آوری شده اند تا روزی که فناوری رمزگشایی کوانتومی فراهم شود، مورد استفاده قرار گیرند.

در حالی که هوش مصنوعی در خط مقدم توجهات جهانی ایستاده، کوانتوم آرام و بی صدا در حال شکل دادن به آینده ای است که شاید از آن هم انقلابی تر باشد. از داروهای اختصاصی و انرژی پایدار گرفته تا ناوبری دقیق و تهدیدهای جدید سایبری، رایانش کوانتومی هم فرصت است و هم خطر. شاید همان طور که یکی از دانشمندان گفت، تنها زمانی که کوانتوم را درک کنیم، تازه متوجه شویم که دیگر دیر شده است.