مایکروسافت با پردازنده Majorana 1 مسیر رایانش کوانتومی را تغییر می‌دهد
مایکروسافت با معرفی پردازنده Majorana 1، گامی بزرگ در جهت توسعه رایانش کوانتومی برداشته است. این شرکت پس از ۱۷ سال تحقیق و توسعه، معماری جدیدی را معرفی کرده که به گفته‌ی مدیران آن، می‌تواند مقیاس صنعتی رایانش کوانتومی را به واقعیت تبدیل کند.
این پیشرفت نه‌تنها می‌تواند پردازش اطلاعات را به سطحی بی‌سابقه برساند، بلکه تحولاتی گسترده در علوم پزشکی، علم مواد، هوش مصنوعی و فناوری‌های نوین ایجاد خواهد کرد.
تحولی پس از ۱۷ سال تحقیق و توسعه
رایانش کوانتومی یکی از چالش‌برانگیزترین و درعین‌حال امیدوارکننده‌ترین فناوری‌های قرن ۲۱ است. باوجود پیشرفت‌هایی که در سال‌های اخیر توسط شرکت‌هایی مانند گوگل و IBM انجام شده، همچنان چالش‌هایی مانند نرخ بالای خطا و ناپایداری کیوبیت‌ها، مانع از رسیدن به یک کامپیوتر کوانتومی واقعی و کاربردی شده است. اما مایکروسافت مدعی است که با پردازنده Majorana 1، این مشکل را برطرف کرده است.
ساتیا نادلا، مدیرعامل مایکروسافت، درباره اهمیت این پیشرفت گفت: “بدون چنین نوآوری‌ای، ممکن بود در رایانش کوانتومی پیشرفت‌هایی حاصل شود، اما هرگز امکان ساخت یک کامپیوتر کوانتومی در مقیاس صنعتی وجود نداشت. این دستاورد ما را بیش از همیشه به این هدف نزدیک کرده است.”
پردازنده‌ای مبتنی بر ذرات عجیب Majorana
در قلب کامپیوترهای کوانتومی، کیوبیت‌ها قرار دارند که برخلاف بیت‌های سنتی، می‌توانند هم‌زمان در چندین وضعیت قرار بگیرند. این ویژگی، به رایانش کوانتومی اجازه می‌دهد که مسائلی را که حتی قوی‌ترین سوپرکامپیوترهای امروزی قادر به حل آن نیستند، در زمانی کوتاه انجام دهد. اما مشکل اصلی این فناوری، بی‌ثباتی و نرخ خطای بالا در کیوبیت‌ها است.
مایکروسافت برای حل این مشکل، از ذرات Majorana zero modes استفاده کرده است؛ ذراتی که در سال ۱۹۳۷ توسط فیزیکدان نظری اتوره ماجورانا پیش‌بینی شده بودند. برخلاف روش‌های رایج که از الکترون‌ها به‌عنوان واحد پردازشی استفاده می‌کنند، مایکروسافت مدعی است که استفاده از این ذرات عجیب و منحصربهفرد، باعث کاهش خطا و افزایش پایداری کیوبیت‌ها شده است.
علاوه بر این، یکی از نوآوری‌های کلیدی مایکروسافت در این مسیر، توسعه ماده‌ای جدید به نام “توپوکاندوکتور” (Topoconductor) است. این ماده امکان مشاهده، شناسایی و کنترل ذرات ماجورانا را فراهم می‌کند و به ایجاد کیوبیت‌های پایدارتر با نرخ خطای کمتر کمک می‌کند. مایکروسافت یافته‌های علمی خود را در مجله نیچر منتشر کرده و نشان داده که چگونه با استفاده از موادی مانند ایندیوم آرسنید و آلومینیوم، کیوبیت‌های توپولوژیکی ساخته است.
چالش‌های رایانش کوانتومی و راه‌حل مایکروسافت
هرچند که بسیاری از شرکت‌های فناوری ازجمله گوگل و IBM در حال کار روی توسعه پردازنده‌های کوانتومی هستند، اما مشکل بزرگ همه‌ی آن‌ها، ثبات و کاهش نرخ خطای کیوبیت‌ها است. مایکروسافت ادعا می‌کند که Majorana 1، نخستین پردازنده‌ای است که قادر به مدیریت بیش از یک میلیون کیوبیت فیزیکی روی یک تراشه است. اگر این ادعا درست باشد، می‌توان گفت که این شرکت توانسته است یکی از بزرگ‌ترین موانع موجود در مسیر ساخت یک کامپیوتر کوانتومی واقعی را برطرف کند.
مقایسه با رقبا؛ آیا مایکروسافت از گوگل و IBM پیشی خواهد گرفت؟
اخیراً، دانشمندان دانشگاه آکسفورد با استفاده از تله‌پورت کوانتومی، گامی بزرگ در رایانش کوانتومی برداشتند. همچنین، گوگل در ماه آذر با معرفی چیپ Willow توانست به توان محاسباتی چشم‌گیری در این حوزه دست پیدا کند. از طرف دیگر، IBM نیز یکی از بازیگران کلیدی این حوزه محسوب می‌شود و برنامه‌هایی نظیر Quantum System One را دنبال می‌کند.
با این حال، مایکروسافت مسیری متفاوت از رقبا را انتخاب کرده است. برخلاف IBM که بر توسعه پردازنده‌های ابررسانا متمرکز است یا گوگل که روی کامپیوترهای کوانتومی بر پایه فوتون‌ها کار می‌کند، مایکروسافت بر ساخت کیوبیت‌های توپولوژیکی و استفاده از ذرات ماجورانا متمرکز شده است. اگر این رویکرد موفق باشد، می‌تواند ثبات بالاتر و نرخ خطای کمتری نسبت به روش‌های دیگر ارائه دهد.
کاربردهای بالقوه رایانش کوانتومی در دنیای واقعی
پیش‌بینی می‌شود که رایانش کوانتومی به کمک پردازنده Majorana 1 بتواند صنایع مختلف را دگرگون کند. برخی از مهم‌ترین کاربردهای این فناوری عبارت‌اند از:
تحقیقات پزشکی:
رایانش کوانتومی می‌تواند فرآیند شبیه‌سازی داروها و پروتئین‌ها را به سطحی برساند که تاکنون غیرممکن بوده است. این موضوع می‌تواند به کشف داروهای جدید برای درمان بیماری‌های پیچیده‌ای مانند سرطان و آلزایمر کمک کند.
علم مواد:
کامپیوترهای کوانتومی می‌توانند مواد جدیدی با ویژگی‌های منحصربهفرد را طراحی کنند. به‌عنوان‌مثال، این فناوری می‌تواند به ساخت ابررساناهای جدید یا مواد فوق سبک با استحکام بالا کمک کند.
هوش مصنوعی و یادگیری ماشین:
بسیاری از الگوریتم‌های یادگیری ماشین نیازمند محاسبات سنگین و پردازش داده‌های پیچیده هستند. رایانش کوانتومی می‌تواند زمان پردازش این مدل‌ها را به‌شدت کاهش داده و تحولی در دنیای هوش مصنوعی ایجاد کند.
بهینه‌سازی فرآیندهای صنعتی:
رایانش کوانتومی می‌تواند مدل‌های پیچیده‌ای را برای بهینه‌سازی زنجیره تأمین، حمل‌ونقل و مدل‌سازی اقتصادی ارائه دهد. این پیشرفت می‌تواند کارایی صنایع مختلف را به سطح جدیدی برساند.
آیا مایکروسافت برنده رقابت کوانتومی خواهد بود؟
مایکروسافت با معرفی پردازنده Majorana 1 و فناوری توپوکاندوکتور، مسیر جدیدی در رایانش کوانتومی مقیاس‌پذیر ایجاد کرده است. اگر این فناوری همان‌طور که مایکروسافت ادعا می‌کند موفق عمل کند، می‌تواند به یکی از مهم‌ترین دستاوردهای تاریخ محاسبات تبدیل شود.
حالا سؤال اینجاست: آیا مایکروسافت واقعاً به هدف خود نزدیک شده، یا این فقط یک وعده‌ی بلندپروازانه دیگر است؟ اگر این پردازنده بتواند مشکلات رایانش کوانتومی را حل کند، شاید در آینده‌ای نزدیک شاهد تغییراتی اساسی در دنیای فناوری باشیم.
