اولین قدم بسوی تحقق کامپیوترهای کوانتمی

نشریه ناتور در سالگرد یکصد و پنجاه سالگی خود خبری در مورد موفقیت بزرگ تیم محققان گوگل در زمینه محاسبات کوانتومی موسوم به برتری کوانتمی منتشر کرده است. استفاده از مفهوم کوانتم در کامپیوتر‌ها باعث افزایش شدید سرعت پردازش در محاسبات کامپیوتر می‌شود و بکارگیری خصوصیات کوانتمی در محاسبات کامپیوتری نقطه عطفی در پیشرفت در زمینه محاسبات کامپیوتری است.

ریچارد فاینمن برنده جایزه نوبل می‌گوید که اگر فکر می‌کنید مکانیک کوانتم را فهمیده‌اید، معلوم است که آنرا نمی‌فهمید. تجربه ساختن یک کامپیوتر بر اساس مفهوم مکانیک کوانتم تنها درس اولی در مورد ناشناخته‌های دنیای پیرامون ما است. اگرچه بسیاری پدیده‌ها در طبیعت اساسا ماهیت کوانتمی دارند ولی از دید ما این طور به نظر نمی‌رسد، بلکه بسیاری خصوصیات کوانتمی در تضاد با مشاهدات سطحی ما هستند.

در حافظه کامپیوتر‌های امروزی یک بیت یا واحد اطلاعات بشکل یک عدد در مبنای دو بصورت صفر یا یک (باینری) ذخیره می‌شود، در حالیکه یک بیت کوانتمی می‌تواند همزمان صفر یا یک باشد بصورتی‌که تاثیرشان جداگانه بررسی می‌شود. اگر دو بیت کوانتمی داشته باشیم، برای بررسی جداگانه تاثیر آنها ۴ حالت وجود دارد که بشکل نمایی افزایش می‌یابد. با داشتن ۳۳۳ بیت کوانتمی، حالت ۱٫۷×۱۰^۱۰۰ حالت خواهیم داشت که یک کامپیوتر را قادر می‌سازد تا همزمان فضای بزرگی از داده‌ها را در نظر بگیرد.

همزمان با بالا رفتن مقیاس داده پردازی ظرفیت محاسبات هم بالا می‌رود. در آزمایشی که برای نشان دادن برتری محاسبه کوانتمی انجام شد، محاسباتی در ۲۰۰ ثانیه انجام شد که با پیشرفته‌ترین کامپیوترهای امروزی هزاران سال طول می‌کشد. دستیابی به چنین سرعت بالایی در پردازش اطلاعات فقط با استفاده از بیت های کوانتمی مقدور شده است. کامپیوترهای کوانتمی هنوز کمی دارای خطای محاسبه هستند ولی این مقدار خطا از برتری در قابلیت محاسبه کامپیوتر های کوانتمی در مقایسه با کامپیوتری امروزی نمی‌کاهد.
برای علاقمندان به علم و تکنولوژی این تنها یک قدم اول است و شاید سال‌ها طول بکشد تا تجربه آزمایشگاهی امروز قابل استفاده عملی شود.