موضوع مقاله: برتری کوانتومی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # برتری کوانتومی | مقدمه: زمانی که در کامپیوترهای کلاسیک ۳ بیت داشته باشیم، ۲ به توان ۳ یعنی ۸ ترکیب مختلف از این سه بیت خواهیم داشت. | ## بخش 1: برتری کوانتومی | این ۸ ترکیب عبارتند از: + 000 001 010 011 100 101 110 111 اگر به جای این کار با کیوبیت ها کار کنیم، هر کدام از این رشته های ۸ بیتی با یک بردار پایه متناظر خواهد بود. همین تحلیل نشان می دهد که اگر n کیوبیت داشته باشیم، ۲ به توان n‌ بردار پایه خواهیم داشت و فضای ۲ به توان n بعدی ایجاد می شود. هر چه تعداد کیوبیت ها بیشتر می شود، تعداد بردارهای پایه به صورت نمایی افزایش می یابد. اگر ۷۲ کیوبیت داشته باشیم، تعداد عناصر پایه ۲ به توان ۷۲ یعنی ۴٬۷۲۲٬۳۶۶٬۴۸۲٬۸۶۹٬۶۴۵٬۲۱۳٬۶۹۶ خواهد بود. این عدد بزرگ نقطه ای است که در آن کامپیوترهای کلاسیک نمی توانند کامپیوترهای کوانتومی را شبیه سازی کنند. زمانی که کامپیوترهای کوانتومی حدود ۷۲ کیوبیت داشته باشند وارد عصر برتری کوانتومی می شویم که در آن کامپیوترهای کوانتومی محاسباتی فراتر ازتوان کامپیوترهای کلاسیک انجام می دهند. سوالی که در اینجا مطرح می شود این است که آیا کامپیوترهای کوانتومی می توانند کامپیوترهای کلاسیک را شبیه سازی کنند؟ زیرا محاسبات کوانتومی عمومی تر از محاسبات کلاسیک هستند و محاسبات کلاسیک در واقع حالت های خاصی از محاسبات کوانتومی هستند. الگوریتم شور برای فاکتور سازی عدد صحیح، که در زمان چند جمله ای بر روی یک کامپیوتر کوانتومی اجرا می‌شود، چنین سرعت فوق‌العاده چند جمله ای را نسبت به بهترین الگوریتم کلاسیک شناخته شده فراهم می‌کند. | ## بخش 2: برتری کوانتومی | مانند فاکتورسازی عدد صحیح، اعتقاد بر این است که برای رایانه‌های کلاسیک بر اساس فرضیات پیچیدگی معقول، نمونه برداری از توزیع‌های خروجی مدارهای کوانتومی تصادفی سخت است. گوگل پیش از این اعلام کرده بود با برطرف کردن این مشکل با مجموعه ای از ۴۹ کوبیت ابررسانا، قبل از پایان سال ۲۰۱۷ برتری کوانتومی را نشان خواهد داد. با این حال، از اوایل ژانویه سال ۲۰۱۸، تنها اینتل چنین سخت‌افزاری را اعلام کرده‌است. در اکتبر سال ۲۰۱۷، IBM شبیه‌سازی ۵۶ کوبیت را روی یک ابر رایانه معمولی نشان داد و تعداد کیوبیت‌های مورد نیاز برای برتری کوانتومی را افزایش داد. در نوامبر سال ۲۰۱۸، گوگل با همکاری ناسا را اعلام کرد که "نتایج حاصل از مدارهای کوانتومی موجود در پردازنده‌های کوانتومی گوگل را تجزیه و تحلیل می‌کند. البته انتقاداتی هم نسبت به پژوهش های مرتبط با مزیت کوانتومی و برتری کوانتومی وارد شده است. نکته اصلی این است که بهبود سرعت در الگوریتم هایی مانند الگوریتم گرور برای رسیدن به مزیت کوانتومی کافی نیست مگر این که بهبودهای قابل توجهی در نرم افزار و سخت افزارهای کوانتومی اتفاق بیفتد. تحلیل ها برای کامپیوترهای کلاسیک بسیار بدبینانه و برای کامپیوترهای کوانتومی بسیار خوش بینانه بوده اند. برای مثال پهنای باند ورودی/ خروجی از گلوگاه های اساسی در تعامل کامپیوترهای کوانتومی با دنیای کلاسیک است. | ## بخش 3: برتری کوانتومی | بنابراین هر مساله ای که روی دیتای کلاسیک کار می کند مثل مسائل جستجو در پایگاه های داده روی کامپیوترهای کلاسیک سریعتر حل می شوند. به شکل مشابهی بهبود سرعت بالقوه در حل مسائل جبرخطی با خواندن ماتریس مساله از دیتای کلاسیک از بین می رود. پیش بینی می شود مسائلی که از مزیت کوانتومی واقعی بهره می برند مسائلی باشند که در آنها افزایش سرعت نمایی با کامپیوترهای کوانتومی اتفاق می افتد مثل شبیه سازی سیستمهای کوانتومی برای مسائل شیمی ، علم مواد و فیزیک کوانتومی. انتقاد اول این نکته است که این عنوان بار نژادپرستانه دارد و به برترپنداری نژاد سفید پهلو می زند. انتقاد دوم این نکته است که ادعای تسلط کامپیوترهای کوانتومی بر کامپیوترهای کلاسیک این تصور اشتباه را به وجود آورده است که کامپیوترهای کلاسیک در آینده بدون استفاده خواهند شد. انتقاد سوم این است که حتی اگر به جای عبارت برتری کوانتومی از مزیت کوانتومی یا تقدم کوانتومی استفاده کنیم، هم چنان الگوهای مسموم تاریخی تکرار می شود. حس رقابت و نزاع بین کامپیوترهای کلاسیک و کامپیوترهای کوانتومی و هم چنین بین موسسات، سازمانها و دولتها القا می شود. | ## جمع‌بندی | این امر راه را برای یک مسابقه ژئوپلیتیک برای دستیابی هر چه سریعتر به تکنولوژی کوانتومی و تسلط بر کشورهای دیگر هموار می کند و راه همکاری بین نهادهای یادشده را می بندد.