مایکروسافت خود را برای آینده آماده می‌کند: تلفیق کامپیوتر کوانتومی با فضای ابری

مایکروسافت در حال حاضر به‌عنوان یکی از غول‌های دنیای فناوری شناخته می‌شود و با پشتیبانی از ویندوز و توسعه‌‌دادن پلتفرم رایانش ابری خود هر روز فرصت‌های تازه‌ای را برای موفقیت هرچه بیشتر فراهم می‌کند. فضای ابری اختصاصی مایکروسافت که با نام سرویس ابری آژور شناخته می‌شود اکنون توسط سخت‌افزارهای مختلفی در جهان مورد استفاده قرار می‌گیرد. به‌تازگی مایکروسافت تأیید کرده است که به‌زودی سرویس ابری اختصاصی خود را با نامتعارف‌ترین سخت‌افزار فعلی جهان یعنی کامپیوتر کوانتومی تلفیق خواهد کرد.

برای برداشتن گامی رو به جلو در راه پیشرفت فناوری رایانش کوانتومی، مایکروسافت در حال آماده‌سازی سرویس ابری آژور برای استفاده توسط تعدادی از مشتریان منتخب است. این مشتریان امکان دسترسی به سه نمونه‌ی اولیه کامپیوتر کوانتومی را خواهند داشت؛ نمونه‌هایی که توسط شرکت Honeywell و دو استارتاپ به نام‌های IonQ و QCL طراحی شده‌ است.

گروه IonQ که مدتی قبل توسط جونگسانگ کیم و کریستوفر مونرو شکل گرفت، درعمل از دل تحقیقات بنیادی دو دانشگاه مریلند و دوک بیرون آمده است. اعضای IonQ مدتی قبل موفق شدند حدود ۵۵ میلیون دلار کمک مالی را برای گسترش فعالیت‌های خود از شرکت‌هایی مانند آمازون، سامسونگ و Mubadala Capital جذب کنند. گروه QCL هم توسط جمعی از پژوهشگران دانشگاه ییل شکل گرفته است. شاید بتوان IonQ را یکی از پیش‌گامان اصلی فناوری رایانش کوانتومی لقب داد.

اعضای IonQ به‌تازگی و در جریان برگزاری کنفرانس سالانه Ignite مایکروسافت در اورلاندو خبر از همکاری با این شرکت برای طراحی فناوری آژور کوانتوم داده‌اند. این فناوری یک اکوسیستم ابری باز به شمار می‌رود که به کامپیوتر کوانتومی IonQ اجازه‌ی فعالیت و حیات می‌دهد و آن را به‌صورت تجاری برای استفاده تحت سرویس ابری مایکروسافت مهیا می‌کند. به این ترتیب پژوهشگران IonQ قادر به برداشتن گام تازه‌ای برای توسعه‌ی سخت‌افزاری فناوری رایانش ابری هستند.

کدنویسان به‌کمک اکوسیستم آژور کوانتوم می‌توانند کدهای کوانتومی خود را توسط سخت‌افزارهای شبیه‌سازی‌شده یا واقعی اجرا کنند؛ سخت‌افزارهایی که با تلاش Honeywell و IonQ و QCL در اختیار آن‌ها قرار می‌گیرد. علاوه بر آن به کمک استفاده از فناوری آژور کوانتوم امکان استفاده از کیت توسعه کوانتوم مایکروسافت به‌همراه زبان برنامه‌نویسی Q# و محیط توسعه یک‌پارچه Visual Studio هم برای افراد علاقه‌مند فراهم خواهد بود.

البته این امر بدان معنی نیست که کامپیوتر کوانتومی IonQ یا دو شرکت دیگر در حال حاضر توان انجام فعالیت مهم یا قابل توجهی را دارد. فناوری تولید کامپیوترهای کوانتومی هنوز در ابتدای راه است و محصولات طراحی‌شده براساس آن اکنون ضعیف‌تر از حدی هستند که بتوانند جای نسل فعلی کامپیوترها را بگیرند. به همین دلیل در کنار مایکروسافت شرکت‌هایی مانند گوگل و IBM هم تلاش می‌کنند تا این فناوری جدید را به تکامل برسانند.

مایکروسافت تأیید کرده است که برنامه‌ی مشترکش با سه شرکت یاد شده احتمالا به‌زودی و در طول چند ماه آینده قابل اجرا خواهد بود. ‌بنابر تأیید غول دنیای فناوری نمونه‌های اولیه کامپیوتر کوانتومی تولیدشده توسط سه همکار این پروژه در محل استقرار این شرکت‌ها به فعالیت می‌پردازد و این کامپیوترهای کوانتومی تنها از طریق اینترنت به سرورهای مایکروسافت و فضای ابری این شرکت متصل خواهد شد. جالب است که مهندسان مایکروسافت از مدت‌ها قبل به انجام فعالیت‌های پژوهشی برای کشف شیوه‌های جدید توسعه‌ی رایانش کوانتومی مشغول هستند، اما تا به امروز خود سخت‌افزار کوانتومی شاخصی را طراحی نکرده‌اند.

فناوری آژور کوانتوم شباهت فراوانی به سرویس مشابه IBM دارد. سرویس اختصاصی IBM از سال ۲۰۱۶ تاکنون امکان دسترسی برخی مشتریان به نمونه‌ی اولیه کامپیوتر کوانتومی این شرکت را از طریق سرویس‌های رایگان یا پولی فراهم کرده است.

گوگل هم فعالیت‌های گسترده‌ای در این‌ زمینه دارد و به‌تازگی اعلام کرده که یکی از پردازنده‌های کوانتومی جدید این شرکت موفق به شکست‌دادن یک ابرکامپیوتر شده است. بنابر تأیید گوگل به‌زودی امکان دسترسی برخی از شرکت‌های منتخب به سخت‌افزارهای کوانتومی شرکت اهل مانتین‌ویو فراهم خواهد شد.

یکی از تفاوت‌های برنامه‌ی کوانتومی مایکروسافت با برنامه‌های مشابه سایر رقیبان امکان فراهم‌کردن دسترسی به چندین فناوری رایانش کوانتومی است؛ امری که می‌تواند پیش‌نمایشی از آینده‌ی بازار رایانش کوانتومی را ارائه دهد.   

به‌دلیل آنکه راه‌اندازی سخت‌افزارهای کوانتومی کار دشوار و پرچالشی است، انتظار می‌رود اکثر شرکت‌ها به‌جای طراحی یا خریدن سخت‌افزارهای کوانتومی از طریق سرویس‌های ابری این کار را انجام دهند. البته گوگل و IBM مدت‌ها است که تنها از فراهم‌کردن امکان دسترسی مشتریان به سخت‌افزارهای کوانتومی اختصاصی خود سخن می‌گویند.

به‌نظر می‌رسد که سیاست مایکروسافت در این‌ زمینه به سیاست فعلی این شرکت در صنعت رایانش ابری شباهت دارد. یعنی همان‌گونه که اکنون شرکت‌های فعال در بازار رایانش ابری امکان انتخاب پردازنده را از میان دو برند اینتل و AMD به مشتریان خود می‌دهند، در آینده هم مایکروسافت همین الگو را در قبال گوگل و IBM پیاده خواهد کرد.

سه همکار مایکروسافت در پروژه‌ی آژور کوانتوم دو شیوه‌ی متفاوت را در طراحی کامپیوتر کوانتومی به کار گرفته‌اند. درحالی‌که Honeywell و IonQ برای رمزگذاری داده‌ها از روش به‌دام‌انداختن یون‌های یکه در میدان‌های الکترومغناطیسی استفاده می‌کنند، QCL از وجود مدارهای فلزی ابررسانا برای انجام این کار بهره می‌گیرد. این همان روشی است که گوگل و IBM هم در تولید کامپیوتر کوانتومی خود از آن استفاده می‌کنند.

برنامه‌ای که مایکروسافت ازطریق توسعه‌ی فناوری آژور کوانتوم در پیش گرفته است، این اجازه را به شرکت‌هایی که بر تولید سخت‌افزارهای کوانتومی تمرکز دارند می‌دهد که تنها در همین حوزه به فعالیت بپردازند و نگرانی خاصی از فعال‌نبودن در بازار رایانش ابری نداشته باشند. درواقع با پیشرفت فناوری جدید مایکروسافت تولید‌کنندگان سخت‌افزارهای کوانتومی نیازی به طراحی سرویس‌های ابری اختصاصی خود نخواهند داشت و می‌توانند از سرویس ابری آژور استفاده کنند. با استفاده از این الگو مایکروسافت می‌تواند تمرکز اصلی خود را به ایجاد نوآوری در بخش طراحی و توسعه‌ی نرم‌افزارهای کوانتومی اختصاص دهد. پیتر چپمن، مدیرعامل IonQ، در همین زمینه معتقد است:

این موضوع به ما اجازه می‌دهد که تنها به همان فعالیتی که در آن تخصص داریم و بهترین هستیم بپردازیم و باکیفیت‌ترین کامپیوتر کوانتومی را طراحی کنیم.

با این حال عده‌ای معتقد هستند که مایکروسافت برای رقابت جدی در بازار جدید کوانتوم نیاز به تولید سخت‌افزارهای کوانتومی اختصاصی خود خواهد داشت. از دید آن‌ها مایکروسافت تاکنون برنامه‌‌های پژوهشی گسترده‌ای را در بخش کوانتوم دنبال کرده اما این برنامه‌ها حتی منجر به تولید یک تراشه کوانتومی هم نشده است.

این موضوع شاید موجب نگرانی همکاران فعلی مایکروسافت در پروژه‌ی آژور کوانتوم شود. احتمالا آن‌ها بیم این را خواهند داشت که مایکروسافت پس از تولید سخت‌افزار اختصاصی کوانتومی خود دیگر تمایلی به ادامه‌ی همکاری نداشته باشد. اما مایکروسافت این احتمال را رد کرده است و استراتژی فعالیت خود در بازار کوانتومی را مانند بازار فعلی لپ‌‌تاپ می‌داند. در حال حاضر مایکروسافت با وجود آنکه برند اختصاصی سرفیس را در بازار پشتیبانی می‌کند، به حمایت نرم‌افزاری خود از برندهای رقیب هم ادامه می‌دهد و آن‌ها را بایکوت نکرده است. بنابر تأیید مایکروسافت، این استراتژی بدون هیچ تغییری در بازار سخت‌افزارهای کوانتومی هم رعایت خواهد شد.

در توضیح مختصر رایانش کوانتومی می‌توان به کیوبیت اشاره کرد که واحد پایه پردازش و رمزنگاری کوانتومی به شمار می‌رود. این واحد را می‌توان شبیه به واحد بیت در سیستم پردازش فعلی کامپیوترها دانست. ازآنجاکه کیوبیت حالت صفر و یک را باتوجه به تأثیرات مکانیکی کوانتومی مانند چرخش ذرات درون اتم رمزنگاری می‌کند، می‌تواند هنگام پردازش حالت سومی را ایجاد کند که ترکیبی از صفر و یک به‌صورت هم‌زمان است.

درواقع محاسبات کوانتومی دو بعدی نیست و می‌تواند شامل بعد سوم هم باشد. این ویژگی موجب می‌شود که بتوان میانبرهایی را برای محاسبات انجام‌شده توسط کامپیوترهای کوانتومی تعریف کرد؛ محاسباتی که انجام آن‌ها از توان کامپیوترهای مرسوم امروزی خارج است. شاید به همین دلیل باشد که عده‌ای تفاوت میان کامپیوترهای تکامل‌یافته‌ی کوانتومی با کامپیوترهای امروزی را به تفاوت موجود میان چرتکه و ماشین حساب تشبیه می‌کنند.

با این حال کامپیوترهای کوانتومی تا تکامل‌یافتن راه درازی در پیش دارند. در حال حاضر بزرگ‌ترین و پیشرفته‌ترین تراشه‌های کوانتومی ساخته‌شده توسط شرکت‌های بزرگی مانند گوگل و IBM و اینتل یک تراشه ۵۰ کیوبیتی است. این در حالی است که یک تراشه کوانتومی مفید و کاربردی باید حداقل تراشه‌ای یک میلیون کیوبیتی باشد.

یکی از چالش‌های ابتدایی برای ساخت چنین تراشه‌ای آن است که پردازش‌ مکانیکی کوانتومی عمل بسیار ظریفی به شمار می‌رود و تا حد فراوانی تحت تأثیر عواملی مانند گرما و اختلالات الکترومغناطیسی قرار دارد. کیوبیت به‌عنوان واحد پایه پردازش کوانتومی از طبیعت کاملا شکننده‌ای برخوردار است و از نظر رفتار بسیار ناپایدار به شمار می‌رود. برای غلبه بر این چالش مدتی است که مایکروسافت فناوری کیوبیت توپولوژیکی را توسعه می‌دهد. در این فناوری شاهد مقاوم‌شدن کیوبیت‌ها نسبت به اختلالات مختلف هستیم. برای غلبه بر چالش دما هم نیاز به پیشرفت تکنولوژی خواهد بود تا رایانش کوانتومی در شرایط مساعدی انجام شود.

در مجموع کامپیوترهای کوانتومی نسل آینده‌ی ابزارهای پردازشی را تشکیل می‌دهد و مایکروسافت برای تاثیرگذاری در نسل بعدی این ابزارها از همین حالا مشغول برنامه‌ریزی است. از نظر شما این برنامه‌ها تا چه اندازه امکان عملی‌شدن دارد؟ اگر نظری دراین‌زمینه دارید می‌توانید آن را با زومیت و خوانندگانش در میان بگذارید.