رایانش ابری کوانتومی (به انگلیسی: quantum cloud computing) منابع محاسباتی کوانتومی را از طریق فناوری ابری در اختیار سازمان‌ها، دانشگاهیان و سایر کاربران قرار می‌دهد. رایانه‌های کوانتومی مبتنی‌بر ابر Cloud با سرعت بیشتری کار می‌کنند و قدرت محاسباتی بالاتری نسبت به رایانه‌های معمولی دارند، زیرا آنها از اصول فیزیک کوانتومی هنگام حل مسائل پیچیده محاسباتی استفاده می‌کنند.
انواع مختلفی از کامپیوترهای کوانتومی وجود دارند، مانند آنیل کوانتومی، شبیه‌ساز کوانتومی آنالوگ و کامپیوترهای کوانتومی جهانی. آنیل کوانتومی در بین کامپیوترهای کوانتومی کم قدرت‌ترین در نظر گرفته می‌شوند اما برای حل مسائل بهینه‌سازی به خوبی کار می‌کنند. از طرف دیگر شبیه‌سازهای کوانتومی آنالوگ، سیستم‌های قدرتمندی هستند که می‌توانند مسائل فیزیک و بیوشیمی را حل کنند. کامپیوترهای کوانتومی جهانی قدرتمندترین و پرکاربردترین نوع کامپیوتر کوانتومی هستند.
آنها همچنین سخت‌ترین برای ساخت هستند. محاسبات جهانی به طور بالقوه می تواند به 1 میلیون کیوبیت (واحدهای پایه اطلاعات کوانتومی) دسترسی داشته باشد. با این حال، فناوری فعلی تنها می تواند به حدود 100 تا 400 کیوبیت دسترسی داشته باشد.
همه اینها چگونه به فناوری بلاکچین مرتبط است؟ از آنجایی که محاسبات کوانتومی فوق‌العاده قدرتمند است، به‌طور قابل‌توجهی نگرانی‌هایی را در جامعه بلاکچین ایجاد کرده است، زیرا می‌تواند به طور بالقوه به ضرر فناوری بلاکچین که امروزه می‌شناسیم مورد استفاده قرار گیرد.
اولاً، محاسبات کوانتومی می‌تواند به طور فرضی برای به دست آوردن مزیت ناعادلانه نسبت به سایر ماینرهای اثبات کار (PoW) و احتمالاً تسلط‌بر استخراج بلاکچین استفاده شود. این شبکه‌های غیرمتمرکز PoW مانند بیت‌کوین (BTC) و Litecoin (LTC) را در معرض تهدید تمرکز قرار می‌دهد.
دوم، محاسبات کوانتومی همچنین می تواند از نظر تئوری کدهای رمزگذاری مورد استفاده توسط بلاکچین را رمزگشایی کند. این بدان معنی است که محاسبات کوانتومی می‌تواند با استفاده از رمزنگاری، حمله به شبکه بلاکچین را فعال کند. با این حال، همه چیز برای سیستم های رمزنگاری تلخ و تاریک نیست، زیرا محاسبات ابری کوانتومی نیز ممکن است راه حل موثری برای محافظت و تقویت بلاکچین در برابر حملات کوانتومی ارائه دهد.
تفاوت بین محاسبات ابری و رایانش ابری کوانتومی چیست؟
رایانش ابری کوانتومی از اصول کوانتومی برای محاسبات توزیع شده استفاده می‌کند، در حالی که رایانش ابری از سرورهای راه دور برای ارائه خدمات محاسباتی توزیع شده استفاده می‌کند. رایانش ابری به سادگی به ارائه خدماتی مانند ذخیره‌سازی داده‌ها، سرورها، پایگاه‌های داده و شبکه از طریق اینترنت اشاره دارد.
به عنوان مثال، به جای ذخیره داده‌ها در سرورهای فیزیکی در محل، یک سازمان می‌تواند خدمات ذخیره‌سازی ابری را برای کاهش تعمیر و نگهداری سخت‌افزار و سایر هزینه‌ها انتخاب کند. از سوی دیگر، محاسبات ابری کوانتومی از محاسبات کوانتومی نشأت می‌گیرد – نوعی از محاسبات که از اصول مکانیک کوانتومی برای حل مسائل پیچیده استفاده می‌کند.
این کامپیوترهای کوانتومی را برای کاربران فراهم می‌کند تا به خدمات و راه حل‌های فعال کوانتومی از طریق ابر دسترسی پیدا کنند. شرکت‌هایی که از رایانش ابری استفاده می‌کنند، مانند گوگل، آمازون، آی‌بی‌ام و مایکروسافت نیز در خط مقدم توسعه رایانه‌های کوانتومی برای اصلاح فناوری محاسباتی و امکان دسترسی کاربران بیشتری به رایانه‌های کوانتومی از طریق ابر هستند. برای مثال، کامپیوتر کوانتومی Osprey IBM دارای 433 کیوبیت است. طبق گزارش ها، این شرکت قصد دارد تا سال 2025 تا 4000 کیوبیت مقیاس کند.
محاسبات ابری کوانتومی چگونه کار می‌کند؟
خدمات محاسبات ابری کوانتومی مشابه راه حل‌های پلتفرم به عنوان سرویس، با اتصال مستقیم کاربران به پردازنده‌های کوانتومی، شبیه سازها کار می‌کنند. کامپیوترهای کوانتومی فیزیکی بسیار پیچیده هستند و دسترسی مبتنی‌بر ابر را به یک راه‌اندازی ایده‌آل برای کسانی تبدیل می‌کند که نیاز به استفاده از قدرت محاسبات کوانتومی بدون خرید ماشین خود دارند.
به گفته IBM، سیستم‌های سخت‌افزاری کوانتومی آن تقریباً به اندازه یک خودروی متوسط هستند – عمدتاً از سیستم‌های خنک‌کننده تشکیل شده‌اند تا اطمینان حاصل کنند که پردازنده ابررسانا در دمای عملیاتی فوق‌العاده سرد باقی می‌ماند. سیستم‌های سخت‌افزاری کوانتومی از ابر سیال‌هایی تشکیل شده‌اند که برای خنک‌کردن فوق‌العاده سیستم کار می‌کنند.
ابررساناها، که یک اتصال جوزفسون را برای حمل بارها از طریق تونل کوانتومی تشکیل می‌دهند و کیوبیت‌ها کنترل رفتار و رله اطلاعات را تسهیل می‌کنند. کیوبیت‌ها می‌توانند عملکرد مهمی به نام برهم نهی را انجام دهند که به آنها اجازه می‌دهد اطلاعات کوانتومی را که در اختیار دارند در حالت برهم نهی یا ترکیبی از تمام تنظیمات ممکن کیوبیت‌ها قرار دهند. این پدیده امکان ایجاد فضاهای محاسباتی چند بعدی را فراهم می‌کند و حل مسائل پیچیده را تسهیل می‌کند.
نکته دیگری که هنگام صحبت در مورد محاسبات کوانتومی قابل درک است، مفهوم درهم تنیدگی است – یک اثر مکانیکی کوانتومی. درهم تنیدگی به ارتباط بین رفتار دو چیز جداگانه اشاره دارد. در زمینه درهم تنیدگی کوانتومی، با درهم تنیدگی کیوبیت‌ها، تغییراتی در سایر کیوبیت‌ها ایجاد می‌کنند و به سیستم اجازه می‌دهند سریع‌تر از رایانه‌های معمولی راه‌حل‌ها را بیابند.
برخلاف تصور رایج اما اشتباه که محاسبات کوانتومی می‌تواند مسائل پیچیده را با آزمایش هر پیکربندی ممکن برای یک مسئله به صورت موازی حل کند، رایانه‌های کوانتومی از درهم‌تنیدگی کیوبیت برای کشف احتمالات استفاده می‌کنند. سپس الگوریتمی را اجرا می کنند تا شانس رسیدن به بهترین پاسخ ممکن را افزایش دهند.
هدف از محاسبات ابری کوانتومی چیست؟
محاسبات کوانتومی به طور بالقوه می تواند مشکلات حل نشدنی قبلی را در زمینه های مختلف مانند اقتصاد، طراحی و توسعه دارو، مالی، تدارکات و غیره حل کند. به عنوان مثال، پلتفرم‌های محاسباتی ابری کوانتومی در مقیاس بزرگ می‌توانند برای حل مشکلات مربوط به بهینه‌سازی در لجستیک و زمان‌بندی منابع در یک زمینه تجاری استفاده شوند. در مراقبت‌های بهداشتی، محاسبات ابری کوانتومی به طور بالقوه می تواند حجم زیادی از داده های بیمار را برای یافتن موثرترین درمان ها برای بیماری های خاص تجزیه و تحلیل کند.
علاوه بر این، در زمینه امنیت سایبری، رایانه های کوانتومی می توانند از قدرت محاسباتی پیشرفته خود برای کمک به مبارزه با جرایم سایبری و نقض داده ها استفاده کنند. مزایای محاسبات ابری کوانتومی بسیار زیاد است. یکی از مزایای مهم این است که به سازمان ها اجازه می دهد بدون خرید ماشین و سیستم های خنک کننده خود به قدرت محاسبات کوانتومی دسترسی داشته باشند.
همچنین به محققان کوانتومی، مانند دانشجویان و محققان فیزیک کوانتومی، اجازه می‌دهد تا اصول کوانتومی را بهتر درک کنند و بدون نیاز فیزیکی به کامپیوتر کوانتومی، آزمایش‌هایی را انجام دهند.
چگونه از محاسبات ابری کوانتومی استفاده می‌شود؟
از جمله کاربردهای فعلی محاسبات ابری کوانتومی، موارد مربوط به آزمایش الگوریتم کوانتومی است. به طور خاص، الگوریتم‌های کوانتومی بر روی رایانه‌های معمولی ایجاد می‌شوند و برای اطمینان از زنده بودن روی رایانه‌های کوانتومی آزمایش می‌شوند. به دلیل هزینه های فنی بالا و موانع ورود به محاسبات کوانتومی، محاسبات کوانتومی ابری به کسب و کارها و محققان اجازه می دهد تا از این فناوری برای کشف برنامه‌های مختلف محاسبات کوانتومی استفاده کنند.
محاسبات کوانتومی از نظر توسعه و پیاده‌سازی هنوز در روزهای اولیه خود است، بنابراین پذیرش هنوز کم است. با این حال، در دسترس قرار دادن این فناوری از طریق محاسبات ابری توزیع شده، یک تغییر بازی است که درها را به روی بسیاری از کاربردهای بالقوه در آینده باز می‌کند.
آینده محاسبات کوانتومی ابری چگونه است؟
کارشناسان پیش‌بینی می‌کنند که اجرای محاسبات کوانتومی مبتنی بر ابر ممکن است چالش‌برانگیزتر از هوش مصنوعی باشد که در دهه گذشته به طور قابل توجهی رونق گرفته است. این چالش تا حدی به دلیل الزامات فنی پیچیده کامپیوترهای کوانتومی است. از آنجایی که سیستم های سخت افزاری کوانتومی به شرایط عملیاتی بسیار سرد نیاز دارند، ارائه دهندگان ابر باید فضاهای اختصاصی برای کامپیوترهای کوانتومی بسازند. مراکز داده موجود امروزی برای این منظور مجهز نیستند.
علاوه بر این، محاسبات کوانتومی و نرم افزارهای مرتبط با آن هنوز در مراحل اولیه توسعه و پیاده سازی خود هستند، بنابراین صنعت کلی هنوز نوپا تلقی می شود. برنامه نویسان همچنین باید مهارت های حسابی و منطقی جدیدی کسب کنند، زیرا رویکردهای برنامه نویسی دیجیتال معمولی بسیار با روش‌های مورد نیاز برای محاسبات کوانتومی متفاوت است.
با این حال، کارشناسان در مورد پتانسیل محاسبات کوانتومی ابری خوشبین هستند و معتقدند که می‌تواند مزایای قابل توجهی را برای صنایع مختلف مانند مالی، لجستیک، مراقبت های بهداشتی و فناوری فراهم کند.
همانطور که این فناوری در حال تکامل است، هنوز احتمال زیادی وجود دارد که محاسبات کوانتومی مبتنی بر ابر در آینده نزدیک به طور گسترده‌ای در دسترس باشد و دسترسی به این فناوری قدرتمند را برای مشاغل آسان تر و مقرون به صرفه‌تر کند.
شرکت های ابری احتمالاً اولین ارائه دهندگان خدمات کوانتومی خواهند بود، زیرا این سرویس به سادگی پیشنهادات فعلی را گسترش می دهد. اگر محاسبات ابری کوانتومی به طور مؤثر مستقر و به بازار عرضه شود، ممکن است به اندازه پیاده‌سازی‌های هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی فراگیر شود.
Leave a Comment