چگونه به طور رایگان رایانش کوانتومی را تجربه کنیم؟

به رغم همه پیشرفت‌هایی که تاکنون در زمینه محاسبات قدرتمند به وجود آمده است، دانشمندان می‌گویند،هنوز هم مشکلات بسیار پیچیده‌ای وجود دارد که کامپیوترهای امروزی برای حل آن‌ها به چندین سال زمان نیاز دارند



به رغم همه پیشرفت‌هایی که تاکنون در زمینه محاسبات قدرتمند به وجود آمده است، دانشمندان می‌گویند، هنوز هم مشکلات بسیار پیچیده‌ای وجود دارد که کامپیوترهای رایج امروزی برای حل آن‌ها به چندین سال زمان نیاز دارند. این درست مکانی است که رایانش کوانتومی به میدان وارد می‌شود. با استفاده از اصول بنیادین فیزیک کوانتوم، محققان بر این باور هستند که کامپیوترهای کوانتومی توانایی حل مشکلات امروزی را در چند ساعت یا شاید چند دقیقه خواهند داشت.

مایکروسافت چند روزی است دسترسی عمومی به شبیه‌ساز LIQUi (سرنام Language-Integrated Quantum Operations) را در اختیار کاربران قرار داده است. این شبیه‌ساز به‌طور مجازی به هر کاربری اجازه می‌دهد با استفاده از یک لپ‌تاپ یا کامپیوتر شخصی مدرن از قابلیت‌های رایانش کوانتومی استفاده کند. محققان بر این باور هستند که با استفاده از رایانش کوانتومی مشکلات فوق پیچیده‌ای که قدرتمندترین کامپیوترهای امروزی برای حل کامل آن‌ها به سال‌های متمادی نیاز دارند به راحتی حل می‌شوند.

آن‌گونه که مایکروسافت در وبلاگ این شرکت نوشته است: « محققان این شرکت امیدوار هستند با استفاده از LIQUi، محققان مایکروسافت، محققان دانشگاهی و مؤسسات پژوهشی این توانایی را داشته باشند تا به شیوه مؤثری از یک کامپیوتر کوانتومی برای کامل کردن الگوریتم‌های  مورد نیازشان استفاده کنند.» کریستا اسور محقق ارشد و مدیر پروژه تحقیقاتی معماری‌های کوانتومی مایکروسافت در این‌باره گفته است: «بعضی از مشکلات امروز دنیای ما که تصور می‌کنیم حل آن‌ها با کامپیوترهای رقمی بسیار مشکل است، ممکن است با کامپیوترهای کوانتومی به سادگی حل شود.» دیو وکر رهبر تیم QuArc در کنفرانس SuperComputing 2015 که در آستین تگزاس برگزار شد، مجموعه ابزارهای ویژه‌ای را روی مخزن گیت‌هاب قرار دارد که به دانشمندان علوم کامپیوتر اجازه می‌دهد از قابلیت‌های یک کامپیوتر کوانتومی استفاده کنند. بدون شک این‌کار مایکروسافت یک گام بسیار مهم در زمینه ارائه ابزارهایی است که برای اجرای یک کامپیوتر کوانتومی واقعی به آن نیاز است.

وکر در این باره گفته است: «این ابزارها به هر کاربری اجازه می‌دهد، بدون آن‌که یک کامپیوتر کوانتومی در اختیار داشته باشد از آن استفاده کند.» اسور درباره عرضه عمومی این ابزارها گفته است: «من امیدوار هستم با ساخت سیستمی که به‌طور گسترده در اختیار توسعه‌دهندگان قرار می‌گیرد، بتوانیم نظر مساعد دانشمندان و دانشجویان را به سمت محاسبات کوانتومی جلب کنیم، به‌طوری که آن‌ها درک بهتری از ظرفیت‌هایی که این مدل از رایانش در اختیار آن‌ها قرار می‌دهد به دست آورند. اگر این افراد به هیچ شکلی به محاسبات کوانتومی دسترسی نداشته باشند و ندانند این مدل از محاسبات چگونه کار می‌کند، رایانش کوانتومی چگونه می‌تواند برای آن‌ها جذاب باشد؟»

تلاش‌های گسترده مایکروسافت در ارتباط با کوانتوم

LIQUi تنها یکی از چندین پروژه تحقیقاتی مایکروسافت است که محققان این شرکت در حوزه رایانش کوانتومی در آن مشغول به کار هستند. مایکروسافت در تلاش است نسل بعدی محاسباتی که تأثیر عمیقی بر جامعه خواهند گذاشت را رهبری کند. علاوه بر گروه تحقیقاتی QuArC، آزمایشگاه تحقیقات ایستگاه کیو مایکروسافت (Microsoft’s Station Q) به رهبری ریاضی‌دان مشهور مایکل فریمن به دنبال رویکردی به نام توپولوژی رایانش کوانتومی هستند. آن‌ها بر این باور هستند که این روش از ثبات بیشتری نسبت به سایر روش‌های رایانش کوانتومی برخوردار است. این ایده بر این فرضیه استوار است که نرم‌افزار، سخت‌افزار و دیگر عناصر مورد استفاده در رایانش کوانتومی همگی در یک زمان طراحی شوند.

در حال حاضر بسیاری از ایده‌ها و قابلیت‌های این فناوری در حد تئوری فیزیک کوانتوم باقی مانده‌اند. اما شبیه‌ساز عرضه شده از سوی مایکروسافت ایده‌ها را یک گام به واقعیت نزدیک‌تر کرده است. کامپیوترهای کوانتومی در مقیاس وسیع این توانایی را دارند تا مشکلاتی همچون سرعت محدود محاسبات که این روزها کامپیوترهای کلاسیک از آن رنج می‌برند را حل کنند. از جمله الگوریتم‌های کوانتومی معروف می‌توان به الگوریتم تجزیه اعداد طبیعی شور Shor’s algoritm اشاره کرد. همچنین، الگوریتم سیمون که بسیار سریع‌تر از الگوریتم‌های کلاسیک امروزی عمل می‌کند سال گذشته میلادی به‌طرز موفقیت‌آمیزی روی کامپیوترهای کوانتومی پیاده‌سازی شده است. در مقطع کنونی با اختصاص منابع محاسباتی کافی برای کامپیوترهای کلاسیک می‌توان الگوریتم‌های کوانتومی را شبیه‌سازی کرد.

 ابزار liquid را از کجا به دست آوریم؟ 

برای آن‌که بتوانید از این شبیه‌ساز استفاده کنید ابتدا لازم است ابزار liquid را از مخزن گیت‌هابی که مایکروسافت برای این ابزار در نظر گرفته است دانلود کند. همچنین به یکسری ملزومات نرم‌افزاری هم نیاز خواهید داشت، به طوری که کاربران باید از سیستم‌عامل ویندوز استفاده کنند. البته اگر از سیستم‌عامل ویندوز استفاده نمی‌کنید، توانایی به کارگیری یک ماشین مجازی ویندوز را خواهید داشت. نرم‌افزار دیگری که احتمالا به آن نیاز خواهید داشت Visual Studio 2015 Community Edition است. این نسخه از ابزار ویژوال استودیو یک محصول رایگان بوده که مایکروسافت آن‌را ویژه دانشجویان عرضه کرده است. هر چند برای اجرای نمونه‌های liquid به این ابزار نیازی ندارید؛ اما اگر در نظر دارید الگوریتم‌های سفارشی خود را طراحی کرده یا اسکریپت‌های مورد نیاز خود را اجرا کنید به این ابزار نیاز خواهید داشت. برای اطلاعات بیشتر در خصوص دستورالعمل‌هایی که برای استفاده از این شبیه‌ساز به آن‌ها نیاز دارید به آدرس Getting Started مراجعه کنید.

منبع :