دستگاهی شبیه یک لوستر طلایی که سردترین نقطه در جهانِ شناخته شده را در خود جای داده است. این دستگاه فقط قدرتمندترین رایانه دنیا نیست؛ بلکه برای امنیت امور مالی، بیت کوین، اسرار دولتی، اقتصاد جهانی و خیلی چیزهای دیگر نقشی کلیدی دارد.

رایانش کوانتومی کلید تعیین این مسئله است که کدام شرکت ها و کدام کشورها در ادامه قرن بیست ویکم برنده و کدام بازنده می شوند.

در تأسیسات گوگل در سانتا باربارای کالیفرنیا، تراشه ای به نام ویلو (Willow) قرار دارد که در کامپیوتری یک متر بالاتر از زمین معلق است. راستش را بخواهید، این دستگاه اصلاً شبیه چیزی که انتظار می رود نیست. نه خبری از نمایشگر است و نه صفحه کلید؛ چه برسد به هدست های هولوگرافیک یا تراشه های خواندن ذهن.

ویلو دستگاهی به اندازه یک بشکه نفت متشکل از دیسک های گرد است که با صدها کابل کنترلی سیاه رنگ به هم متصل شده اند و به درون یک یخچال حاوی هلیوم مایعِ برنزی رنگ فرو می روند؛ سیستمی که ریزتراشه کوانتومی را در دمایی تنها یک هزارم درجه بالاتر از صفر مطلق نگه می دارد.

این سازه فلزی و دارای سیم پیچ، هم از نظر ظاهر و هم حس وحال، کاملاً یادآور دهه هشتاد میلادی است؛ اما اگر پتانسیل رایانش کوانتومی محقق شود، همین ساختار شبیه عروس دریایی، جهان را از جهات مختلف دگرگون خواهد کرد.

این گزارش از دید خبرنگار BBC نوشته شده که از آزمایشگاه کوانتومی گوگل بازدید کرده است. این خبرنگار در حین بازدید با هارتموت نوِن (Hartmut Neven)، رییس بخش Quantum AI گوگل، ملاقات داشته است.

نوِن شخصیتی تقریباً افسانه ای دارد که ترکیبی از نبوغ فناوری و علاقه مند جدی موسیقی تکنو است. او طوری لباس می پوشد که انگار مستقیم از فستیوال موسیقی برنینگ من، که برایش آثار هنری هم طراحی می کند، با اسنوبورد به اینجا آمده است.

مأموریت نوِن تبدیل فیزیک نظری به رایانه های کوانتومی کاربردی است؛ رایانه هایی که بتوانند مسائلی را حل کنند که به هیچ راه دیگری قابل حل نیستند . او قبول دارد که نظرش شاید کمی جانب دارانه باشد، اما می گوید این لوسترها بهترین عملکرد را در جهان دارند.

بخش زیادی از گفت وگوی BBC درباره چیزهایی است که این رسانه می گوید اجازه نداشته در این آزمایشگاه از آن ها فیلم برداری کند. این فناوری حیاتی مشمول کنترل های صادراتی و محرمانگی شدید است و در قلب رقابتی برای برتری تجاری و اقتصادی قرار دارد. چراکه حتی کوچک ترین مزیت - از شکل قطعات جدید گرفته تا جایگاه شرکت ها در زنجیره تأمین جهانی - می تواند به اهرم قدرت تبدیل شود.

در این معبد علمی پیشرفته، حال وهوایی کاملاً کالیفرنیایی به چشم می خورد. هر رایانه کوانتومی نامی خاص دارد؛ مثل Yakushima یا Mendocino. هرکدام در دل یک اثر هنری معاصر پیچیده و دیوارها با نقاشی هایی به سبک گرافیتی تزیین شده اند که زیر نور درخشان آفتاب زمستانی می درخشند.

نوِن جدیدترین تراشه کوانتومی گوگل با نام Willow را بالا می گیرد؛ تراشه ای که به گفته او دو نقطه عطف مهم را رقم زده است. نوِن می گوید این تراشه به بحثی قدیمی پایان داده است: اینکه آیا رایانه های کوانتومی می توانند کارهایی انجام دهند که رایانه های کلاسیک از انجامشان عاجزند یا خیر.

ویلو همچنین یک مسئله معیار را در عرض چند دقیقه حل کرده؛ مسئله ای که حل آن با بهترین رایانه های فعلی دنیا حدود 10 سپتیلیون سال زمان می برد؛ یعنی بیش از یک تریلیون تریلیون سال، عددی با 25 صفر، و حتی بیشتر از عمر کل جهان.

این نتیجه نظری اخیراً در الگوریتمی به نام Quantum Echoes به کار گرفته شده؛ الگوریتمی که اجرای آن برای رایانه های معمولی غیرممکن است و به کمک همان فناوری مورد استفاده در دستگاه های MRI، به یادگیری ساختار مولکول ها کمک می کند.

نوِن با شور و هیجان از کاربردهایی می گوید که به باور او تراشه کوانتومی ویلو می تواند برای حل بسیاری از مشکلاتی که بشر امروز با آن ها روبه روست داشته باشد.

او می گوید: [رایانه کوانتومی] به ما کمک می کند داروها را کارآمدتر کشف کنیم، تولید غذا را بهینه تر کنیم، انرژی تولید کنیم، انرژی را منتقل و ذخیره کنیم… و با تغییرات اقلیمی و گرسنگی بشر مقابله نماییم.

نوِن اضافه می کند: این فناوری به ما امکان می دهد طبیعت را بسیار بهتر بفهمیم و بعد از رازهایش رمزگشایی کنیم تا فناوری هایی بسازیم که زندگی را برای همه ما دلپذیرتر کند.

برخی پژوهشگران معتقدند هوش مصنوعی واقعی، تنها با رایانش کوانتومی به طور کامل ممکن خواهد شد. اعضایی از تیم حاضر در این آزمایشگاه، به تازگی جایزه نوبل را برای پژوهش های اولیه درباره کیوبیت های ابررسانا که در این سیستم به کار می روند، دریافت کرده اند.

تراشه ویلو 105 کیوبیت دارد. تلاش کوانتومی مایکروسافت فعلاً به 8 کیوبیت رسیده، اما از رویکردی متفاوت استفاده می کند. رقابت جهانی بر سر رسیدن به یک میلیون کیوبیت است؛ دستگاهی در مقیاس کاربردی که می تواند شیمی کوانتومی و طراحی دارو را بدون خطا انجام دهد. بااین حال، این فناوری بسیار شکننده است.

آنچه اینجا رخ می دهد، در سراسر جهان با دقت زیر نظر گرفته می شود. پروفسور سر پیتر نایت (Peter Knight)، رییس هیئت مشاوره راهبردی برنامه های ملی فناوری کوانتومی بریتانیا، می گوید ویلو مرزهای تازه ای را جابه جا کرده است.

او می گوید: همه این ماشین ها هنوز در حد مدل های اسباب بازی هستند و خطا دارند. پس به تصحیح خطا نیاز است. ویلو اولین سیستمی بود که نشان داد می توان با چرخه های تکرارشونده تعمیر، تصحیح خطا انجام داد و بهبود ایجاد کرد.

به گفته او، این دستاورد فناوری را در مسیری قرار داده که شاید طی هفت یا هشت سال آینده - نه دو دهه ای که قبلاً تصور می شد - بتواند با دقت، یک تریلیون عملیات را انجام دهد.

اگر یک چهارم نخست این قرن با ظهور اینترنت و سپس هوش مصنوعی تعریف شد، 25 سال آینده بی تردید آغاز عصر کوانتوم خواهد بود.

فرض کنید دنبال یک توپ تنیس در میان هزار کشوی بسته هستید. یک رایانه کلاسیک هر کشو را یکی یکی باز می کند. اما یک رایانه کوانتومی همه آن ها را هم زمان باز می کند. یا به بیان دیگر، اگر در رایانش معمولی برای بازکردن صد درِ کشو به صد کلید نیاز باشد، رایانش کوانتومی این امکان را می دهد که همه صد در را با یک کلید، آن هم در لحظه، باز کنید.

این دستگاه ها برای همه کاربران مناسب نخواهند بود. قرار نیست به گوشی ها، عینک های هوشمند یا لپ تاپ ها راه پیدا کنند. اما نکته اینجاست که قدرت آن ها به صورت نمایی رشد می کند و همه بازیگران بزرگ وارد این میدان شده اند.

خبرنگار BBC می گوید از جنسن هوانگ ، مدیرعامل انویدیا، پرسیده بود که آیا این موضوع تهدیدی برای مدل کسب وکار او - تأمین تراشه های تخصصی برای هوش مصنوعی - محسوب می شود یا نه. هوانگ این چنین پاسخ داده بود: نه، پردازنده کوانتومی در آینده به عنوان بخشی از یک رایانه، به این سیستم ها اضافه خواهد شد.

یکی از رهبران بریتانیایی این حوزه نیز به آنچه در جهان کوانتومی بر سرش رقابت وجود دارد، اشاره می کند: توانایی رمزگشایی همه چیز، از اسرار دولتی گرفته تا بیت کوین. سر پیتر می گوید: تمام حوزه ارزهای دیجیتال هم باید به خاطر تهدید رایانش کوانتومی دوباره بررسی شود.

یکی از شرکای اصلی انویدیا در سال گذشته میلادی گفته بود که هرچند بیت کوین هنوز چند سالی زمان دارد، اما تا پایان این دهه باید به یک بلاک چین قوی تر فورک شود.

منابع موجود در صنعت فناوری به مفهومی با عنوان اکنون ذخیره کن، بعداً رمزگشایی کن اشاره دارند؛ توصیفی از این باور که نهادهای دولتی داده های رمزگذاری شده جهان را ذخیره می کنند، به این امید که سیستم های رایانش نسل بعدی بتوانند آن ها را باز کنند.

بحث رقابت جهانی هم اهمیت زیادی دارد. رویکرد چین کاملاً با مسابقه تجاری در آمریکا و غرب تفاوت دارد. سر پیتر می گوید چین حدود 15 میلیارد دلار منابع به فناوری کوانتومی اختصاص داده که احتمالاً هم تراز مجموع تمام برنامه های دولتی سایر کشورهاست.

از سال 2022، چین بیش از هر کشور دیگری مقاله علمی در حوزه کوانتوم منتشر کرده است. این تلاش ها تحت رهبری فیزیکدانی پیشگام به نام پان جیان وی انجام شده و بخشی کلیدی از چهاردهمین برنامه پنج ساله پکن است.

چین تصمیم گرفته که شرکت های فناوری خود مانند بایدو و علی بابا را از توسعه پژوهش های مستقل کوانتومی بازدارد و به جای آن، نیروی انسانی و زیرساخت ها را در یک نهاد دولتی متمرکز کند. تمرکز چین بر برتری در ارتباطات کوانتومی و ماهواره هاست.

سال گذشته میلادی، پان جیان وی با استفاده از یک فناوری مشابه اما با رویکردی متفاوت از ویلو، رایانه کوانتومی Zuchongzhi 3.0 را توسعه داد و آزمایش کرد و به نتایجی مشابه دست یافت. در پاییز، این سیستم برای استفاده تجاری نیز در دسترس قرار گرفت. همه این ها یادآور پروژه منهتن در جنگ جهانی دوم یا رقابت فضایی قرن بیست ویکم است.

بریتانیا یکی از مراکز اصلی پژوهش کوانتومی به شمار می رود. ده ها شرکت و پژوهش پیشرفته در این کشور فعال اند و دولت قصد دارد در هفته های آینده سرمایه گذاری قابل توجهی در این حوزه انجام دهد. این موضوع برای اقتصاد، کاربردهای نظامی و ژئوپولیتیک حیاتی است و انتظار می رود که بریتانیا به سومین قدرت بزرگ این عرصه تبدیل شود.

اما در آزمایشگاه ویلو، پرسش هایی حتی بنیادی تر هم مطرح می شود. سال گذشته، نوِن پیشنهاد داد که سرعت بی سابقه ویلو می تواند از برخی تئوری ها درباره وجود جهان های موازی پشتیبانی کند. به عبارت دیگر شاید ویلو برای توان محاسباتی خود به جهان های موازی دسترسی پیدا کرده باشد. البته همه دانشمندان با این دیدگاه موافق نیستند.

نوِن می گوید: هنوز بحث های پرشوری در جریان است. همان طور که در بازدید از آزمایشگاه دیدید، دلیل قدرتمندی رایانه های کوانتومی این است که در یک چرخه زمانی می توانند هم زمان به 2 به توان 105 ترکیب دست بزنند. این مسئله باعث می شود بپرسید این چیزهای متفاوت کجا هستند؟… در مکانیک کوانتوم یک نظریه وجود دارد: دیدگاه جهان های بسیار، که از جهان های موازی یا واقعیت های موازی صحبت می کند.

نوِن تأکید می کند که ویلو این نظریه را اثبات نکرده، اما نشان می دهد که باید این ایده را جدی بگیریم .

نقطه حاضر لبه علوم جهانی است؛ مرز فناوری، رشد و قدرت. دولت بریتانیا به زودی صدها میلیون پوند برای رسیدن به سطح ویلو و رقابت با چین هزینه خواهد کرد. همه این ها شبیه داستان های علمی تخیلی به نظر می رسد، اما به سرعت در حال تبدیل شدن به واقعیتی اقتصادی است.