رایانش کوانتومی در اختیار توسعه‌دهندگان نرم‌ افزار متن باز قرار می‌گیرد

 کامپیوتر‌های کوانتومی واقعیت دارند؛ اما ساخت و توسعه چنین ماشین‌هایی بسیار سخت است. سخت از این منظر که چند توسعه‌دهنده با تسلط به فیزیک کوانتوم، ریاضیات پیشرفته یا ترکیبی از این دو، باید هم‌زمان کار کنند. اکنون شرکت کانادایی D-wave قصد دارد بر اساس کامپیوتر‌های کوانتومی که گوگل و ناسا در سال ۲۰۱۳ آزمایش کرده‌اند، امکان دسترسی به رایانش کوانتومی را کمی آسان‌تر و از طریق نرم‌افزار متن باز فراهم کند.

همانطور که می‌دانیم، ذخیره‌سازی اطلاعات در کامپیوتر‌های امروزی بر اساس بیت است که می‌تواند مقادیر صفر و یک را نشان دهد. محاسبات کوانتومی از ذرات کوانتوم در یک حالت خاص که Superposition نامیده می‌شود، استفاده می‌کند؛ این ذرات هم‌زمان در دو جهت چرخش می‌کنند.

محققان دریافته‌اند چگونه این ذرات را برای ایجاد کیوبیت‌ به کار گیرند که می‌تواند مقادیر صفر و یک یا هر دو را هم‌زمان اختیار کند. به‌وسیله‌ کیوبیت‌ها، شرکت‌هایی مثل D-wave امیدوارند کامپیوتر‌هایی ارائه دهند که سریع‌تر از کامپیوتر‌های معمول هستند.

شرکت IBM  از یک کامپیوتر کوانتومی در سال ۲۰۰۰ رونمایی کرد و همچنان تلاش دارد این فناوری را بهبود بخشد. گوگل در حال توسعه کامپیوتر‌های کوانتومی خود است و از سال ۲۰۱۳ برای آزمایش کامپیوترهای D-Wave با ناسا همکاری می‌کند.

شرکت لاکهید مارتین و آزمایشگاه ملی لوس آلاموس در حال توسعه ماشین‌های D-wave هستند. اما کامپیوتر‌های کوانتومی هنوز برای اکثر برنامه‌ها در دنیای امروز کاربردی نیستند.

فرد گلاور می‌گوید: «هر کسی در جامعه‌ی علوم کامپیوتر قابلیت‌های محاسبات کوانتومی را متوجه نمی‌شود.» بولدر ریاضی‌دان دانشگاه کلرادو که تحقیقاتش را در مورد Qbsolv انجام می‌دهد، می‌گوید: «Qbsolv ابزار‌ی در اختیار توسعه‌دهنده قرار می‌دهد که تأثیر فیزیکی قابل مشاهده‌ای در نمودار آینده تحولات کوانتومی خواهد داشت.»

Qbsolv برنامه‌ای با جامعه کاربری محدود اما در حال رشد است که منبع عظیمی از ابزار‌های لازم را در اختیار برنامه‌نویسان کوانتومی قرار می‌دهد. سال گذشته اسکات پاکین از آزمایشگاه ملی لوس آلاموس و یکی از اولین کاربران Qbsolv، یک ابزار دیگر برای آن به نام Qmasm ارائه داد که نوشتن کد برای ماشین دی-ویو بدون نگرانی در مورد سخت افزار مورد نیاز برای کامپایل کردن آن را ممکن می‌کند.

ماشین‌های دی-ویو رویکردی کاملا متفاوت برای محاسبه نسبت به کامپیوترهای سنتی و حتی نمونه‌های اولیه کامپیوتر‌های کوانتومی دارند. اکثر کامپیوتر‌ها اعم از گوشی‌های هوشمند می‌توانند برای حل همه نوع مسئله برنامه‌ریزی شوند؛ ولی ماشین‌های دی-ویو برای یک هدف طراحی شدند: حل مسائل بهینه‌سازی!

برای مثال، حل برخی مسائل کلاسیک مانند مسئله «فروشنده دوره‌گرد: محاسبه کوتاه‌ترین مسیر» به‌راحتی توسط دی-ویو حل می‌شود. در روز‌های اولیه، منتقدان از اینکه آیا واقعا دی-ویو دستگاهی با قابلیت محاسبات کوانتومی هست یا خیر، تردید داشتند؛ اما اکنون دریافته‌اند که دی-ویو دارای قابلیت رفتار کوانتومی است.

دانیل لیدار یک پژوهشگر دانشگاه کالیفرنیای جنوبی بر این عقیده است : «شکی وجود ندارد که در واقع کوانتوم در کارها تأثیر می‌گذارد و نقش محاسباتی معنی‌داری بازی می‌کند.»

بزرگ‌ترین سؤالی که در این بین وجود دارد این است که آیا کامپیوتر‌های دی-ویو سریع‌تر از کامپیوتر‌های عادی هستند و آیا رویکرد منحصربه‌فرد سازندگان این ماشین بهتر از خط مشی شرکت آی‌بی‌ام و دیگر محققان است.

پاکین می‌گوید: «تیم او به پتانسیل‌های دی-ویو باور دارد، حتی اگر این دستگاه بهبود‌ عملکرد مورد انتظار را در بسیاری از موارد نداشته باشد.» او همچنین توضیح می‌دهد که رایانه‌های شرکت دی-ویو لزوما کارآمد‌ترین پاسخ را به یک مسئله بهینه‌سازی نمی‌دهند. در عوض، این ایده است که به راه‌حل احتمالا خوب منجر می‌شود؛ حتی اگر پاسخ به آن کامل و سریع نباشد.

ماشین‌های دی-ویو برای حل مسائل بهینه‌سازی مفید واقع می‌شوند؛ چرا که این مسائل مستلزم این هستند که سریع حل شوند. این می‌تواند شامل بسیاری از برنامه‌های کاربردی هوش مصنوعی هم باشد.

در حالت ایده‌آل، سخت‌افزار و نرم‌افزار حل مسائل محاسباتی را بهبود خواهند داد؛ اما Qbsolv و Qmsam به سمت حل دقیق آن‌ها می‌روند. در حال حاضر این کار نیازمند نرم‌افزار‌ متن باز است؛ چرا که این پروژه نیازمند جامعه‌ی متن باز است.