همه چیز در مورد کامپیوتر کوانتومی : نابود کننده ارز های دیجیتال

به گزارش فاینانشال تایمز، گروهی از محققان شرکت گوگل با هدایت جان مارتینس توانسته اند برای اولین بار برتری کامپیوتر های کوانتمی را به همگان نشان دهند. ما به نقطه ای از تاریخ رسیدیم که می توانیم ببینیم کامپیوتر کوانتومی قادر به انجام وظایفی است که حتی ابر رایانه های قدرتمند متداول امروزی نیز از پس آن بر نمی آیند. این ادعا ابتدا در مقاله ای در وب سایت ناسا منتشر شد اما سپس از سایت حذف گردید. شرکت گوگل نیز نسبت به درخواست دانشگاه MIT برای توضیحات بیشتر در این مسئله سکوت کرد.

اما چرا ناسا؟ شرکت گوگل سال گذشته با شرکت ناسا توافق نامه ای منعقد کرده که به موجب آن گوگل می تواند از ابر رایانه های موجود در ناسا به عنوان معیاری برای آزمایش های خود استفاده نماید. به گزارش فاینانشال تایمز، در مقاله ای که بر روی سایت ناسا قرار داشته عنوان شده بود که پردازنده کوانتمی گوگل می تواند در مدت 3 دقیقه و 20 ثانیه محاسباتی را به انجام برساند که انجام همین محاسبات برای پیشرفته ترین ابر رایانه ای امروزی که سامیت نام دارد حدود 10000 سال زمان می برد. طبق گفته ی محققان در این مقاله، آزمایش انجام شده نوعی محاسبه بوده که تنها پردازنده های کوانتمی قادر به انجام آن بودند. آنچه در این مقاله بسیار توه همگان را به خود جلب کرده بود، ادعای نویسندگان مبنی بر پایان دنیای ارز های دیجیتال با کامپیوتر کوانتومی بود.

کامپیوتر کوانتومی چیست؟

هرچند نام کامپیوتر را به این ابر سیستم ها داده اند اما این سیستم ها هیچ شباهتی به کامپیوتر هایی که شما تصور می کنید ندارند. نوع جدیدی از محاسبات بر پایه تئوری هایی کاملا متفاوت! در این بخش قصد داریم از ابتدای ایده های اولیه تا ساخت یک نمونه از کامپیوتر های کوانتومی را مورد بررسی قرار دهیم لذا لازم است قبل از آن شما با دیدگاه های کوانتومی اشنا شوید.

در دنیای رایانه ها، مهندسین تمامی شرایط خود را بر روی عدم یا وجود اشیا و یا به عبارت بهتر بیت ها قرار می دهند. به طور مثال در کامپیوتر های کلاسیک هر بیت می تواند مقدار صفر یا یک را به خود اختصاص دهد. در دنیای کوانتوم اینگونه نیست. هر بیت در رایانه های کوانتومی می تواند همزمان مقدار های صفر و یک را باهم بپذیرد. مثلا می تواند 80 درصد یک و 20 درصد صفر باشد اما این ایده از کجا مطرح شده است؟

ایده ساخت کامپیوتر های کوانتومی در دهه 1980 مطرح شد. ایده ای که برای سالیان دراز در حد یک ایده باقی ماند و هیچ وقت به مرحله اجرا نرسید.

کوبیت یا همان بیت کوانتومی در مقش یک بیت معمولی فعالیت می کند که می تواند همزمان دو مقدار یک و صفر را با هم اخذ کند.

از آنجا که ماشین های کوانتومی ذرات کوانتمی یا همان کوبیت ها را تحت کنترل خود قرار می دهند قدرت بسیار بالایی در پردازش اطلاعات دارند. بر خلاف بیت های کلاسیک که تنها ارائه دهنده اعداد 0 یا 1 هستند، کوبیت ها می توانند همزمان ترکیبی از هر دو عدد باشند. به لطف پدیده های کوانتمی، رایانه های کوانتمی می توانند مقادیر زیادی از اطلاعات را به صورت موازی پردازش کنند اما این روند برای رایانه های متداول امروزی فرایندی متوالی دارد. دانشمندان سال ها تلاش کرده اند تا نشان دهند رایانه های کوانتمی به طور حتم توان بسیار بالاتری نسبت به رایانه های متداول امروزی دارند.

چرا رایانه های کوانتومی مهم هستند؟

این هفته قبل از اینکه مقاله گوگل منتشر شود، در کنفرانس EmTech در کمبریج ، در ایالت ماساچوست آمریکا، یکی از اساتید و متخصصان کوانتمی دانشگاه MIT این نقطه عطف در محاسبات را به اولین پرواز برادران رایت تشبیه نمود. وی اظهار داشت که ظهور اولین کامپیوتر کوانتمی انگیزه زیادی برای تحقیقات بیشتر در این زمینه ایجاد می کند و همین امر سبب می شود تا رایانه های کوانتمی با سرعت بیشتری روی کار آیند. قدرت پردازشی بسیار زیاد آنها می تواند به محققان و شرکت ها کمک کند تا دارو ها و مواد جدیدی بسازند، زنجیره های تولید بهتری ایجاد کنند و باعث پیشرفت در زمینه ی هوش مصنوعی شوند.

اما، هنوز مشخص نیست که رایانه کوانتمی گوگل بر روی چه موضوعی کار می کرده، اما ظاهراً یک مسئله کوچک و محدود بوده است. داریو گیل از شرکت IBM که خود در زمینه رایانه های کوانتمی کار می کند، در ایمیلی به بخش بررسی فناوری MIT اظهار داشته که آزمایش انجام شده در ارتباط با یک مسئله محدود کوانتمی نشان دهنده ی برتری و کنترل کامل این رایانه ها نسبت به رایانه های متداول نیست. “رایانه های کوانتمی هرگز نمی توانند به صورت کامل بر رایانه های متداول امروزی غلبه پیدا کنند، اما از آنجایی که هر کدام از آنها نقاط قوت خاص خود را دارند در کنار هم کار خواهند کرد. برای حل بسیاری از مسائل استفاده از رایانه های متداول امروزی همچنان بهترین ابزار ممکن تلقی خواهد شد.

ارتباط کامپیوتر های کوانتومی و ارز های دیجیتال

الگوریتم های رمز نگاری بیت کوین اکنون SHA-256 است و از رمز نگاری پیچیده امضای دیجیتال ECDSA برای تولید کلید های عمومی و خصوصی استفاده می کند. با توجه به امنیت بالای بیت کوین مدت زیادی طول خواهد کشید تا کامپیوتر های غیر کوانتومی و حتی کوانتومی بتوانند این رمز نگاری را بشکنند.

علاوه بر این مسلما پدیدآورندگان بیت کوین نیز بی کار نخواهند نشست و سعی در امن تر کردن هر چه بیشتر الگوریتم های خود می کنند. با تمامی این توضیحات هر چند بیت کوین و یا سایر ارز های دیجیتال شاید از خطرات نابودی در امان باشند اما حساب های ارزی فردی و کیف پول های رمز ارز ها، می توانند مورد خطر واقع شوند. بیایید علت را بررسی کنیم.

در حال حاضر اگر یک کامپیوتر باینری بخواهد کلید خصوصی یک کاربر را هک نماید. بایستی بیک عبارت 64 کاراکتری را حدس بزند. این کاراکتر ترکیبی از حروف و اعداد است. به عبارت بهتر این اقدام غیر ممکن است. در طرف مقابل کامپیوتر های کوانتومی قرار دارند. کامپیوتر های کوانتومی با توجه به قدرت بالای پردازشی که دارند قادر به حدس رشته ای از عدد و حرف هستند. البته با قطعیت می توان گفت این خطر هنوز کاربران را به طور جدی تهدید نمیکند.

هنوز راه زیادی پیش رو داریم تا رایانه های کوانتمی را برای کاربرد های عمده آماده کنیم. این رایانه ها در معرض خطاهای فراوانی قرار دارند، زیرا کوچکترین تغییر دما یا کمترین لرزشی می تواند وضعیت بسیار حساس کوبیت ها را به هم بریزد. محققان تلاش می کنند تا رایانه هایی بسازند که فرایند تولید و مدیریت  آنها ساده تر باشد و اندازه ی بهتری داشته باشند، البته در حال حاضر امکان دسترسی به بعضی از رایانه ها از طریق پردازش ابری امکان پذیر است. اما هنوز سال ها زمان نیز است تا بتوان رایانه های کوانتمی را برای طیف گسترده ای از مسائل به کار گرفت.