سخنرانی کلیدی GTC ۲۰۲۵؛ وضعیت فعلی و چشم انداز آینده محاسبات کوانتومی(بخش دوم)
در رویداد «روز کوانتومی» که بخشی از NVIDIA GTC 2025 بود، رهبران چندین شرکت سخت‌افزار در حوزه محاسبات کوانتومی حضور داشتند. جنسن هوانگ، مدیرعامل انویدیا، میزبان این نشست تخصصی بود. طی مقاله قبلی سایت رصدخانه به بخش اول این نشست پرداختیم. ادامه این نشست با هدف وضعیت فعلی، چالش‌ها و چشم‌انداز آینده محاسبات کوانتومی ادامه پیدا کرد. میزبان نمایندگانی از شرکت‌های پیشرو در این حوزه بود. در ادامه ضمن معرفی شرکت‌کنندگان و مباحث مطرح شده در نشست، به تحلیل عمیق‌تری از وضعیت فعلی و آینده محاسبات کوانتومی می‌پردازیم.
معرفی شرکت‌کنندگان نشست
نشست GTC2025 با حضور نمایندگانی از شرکت‌های پیشرو در حوزه محاسبات کوانتومی برگزار شد. شرکت‌کنندگان عبارتند از:
- بن بلوم (Ben Bloom) از شرکت اتم کامپیوتینگ (Atom Computing)، متخصص در محاسبات کوانتومی مبتنی بر اتم‌های خنثی.
- مت کینسلا (Matthew Kinsella)، مدیرعامل شرکت اینفلکشن (Inflection)، فعال در حوزه محاسبات کوانتومی با اتم‌های خنثی.
- جان لوی (John Levy) از شرکت سی‌سی‌آی (CECE)، متخصص در محاسبات کوانتومی ابررسانا.
- پرنن (Pernan)، مدیرعامل شرکت آلیس و باب (Alice & Bob)، فعال در حوزه کیوبیت‌های کات.
- رام شوکاف (Ram Showkoff) از شرکت کیوسی‌آی (QCI)، متخصص در محاسبات کوانتومی ابررسانا.
- پیت (Pete) از شرکت سای کوانتوم (SiQuantum)، متخصص در محاسبات کوانتومی مبتنی بر فوتون‌های تک.
هر یک از این شرکت‌کنندگان با ارائه دیدگاه‌ها و دستاوردهای خود، به غنای مباحث نشست افزودند.
وضعیت فعلی محاسبات کوانتومی
1. توسعه کیوبیت‌ها و مقیاس‌پذیری
بن بلوم از اتم کامپیوتینگ، به دستاوردهای شرکت خود در زمینه ساخت رایانه‌های کوانتومی با اتم‌های خنثی اشاره کرد. این شرکت موفق به ساخت رایانه‌هایی با بیش از هزار کیوبیت شده است که با دقت و همبستگی بالا عمل می‌کنند. بلوم تاکید کرد که اتم‌های خنثی به دلیل قابلیت اتصال همه‌جانبه (all-to-all connectivity)، امکان اجرای انواع کدهای تصحیح خطا و برنامه‌های کاربردی را فراهم می‌کنند.
مت کینسلا از اینفلکشن نیز به مزایای اتم‌های خنثی اشاره کرد و بیان داشت که این فناوری به دلیل کار در دمای اتاق، امکان کوچک‌سازی، کاهش هزینه و استقرار میدانی را فراهم می‌کند. اینفلکشن با استفاده از سلول‌های خلأ فوق‌العاده، کیوبیت‌ها را در شرایط ایده‌آل نگه داشته و با لیزرها عملیات پیچیده‌ای را روی آنها انجام می‌دهد. کینسلا همچنین به این نکته اشاره کرد که اتم‌های خنثی نه تنها به عنوان کیوبیت‌های ایده‌آل، بلکه به عنوان ساعت‌های اتمی و سنسورهای دقیق نیز کاربرد دارند.
2. یکپارچه‌سازی و کارایی انرژی
جان لوی از سی‌سی‌آی، بر اهمیت یکپارچه‌سازی تمام اجزای رایانه کوانتومی تاکید کرد. او بیان داشت که کیوبیت‌ها به تنهایی کافی نیستند و نیاز به خواندن، کنترل، چندپخشی، بازنشانی، تصحیح خطا و یکپارچه‌سازی با GPUها وجود دارد. سی‌سی‌آی با استفاده از فناوری کنترل دیجیتال، توانسته است مصرف انرژی را به سه نانووات برای هر کیوبیت کاهش دهد، که گامی بزرگ در جهت کارایی انرژی است. لوی همچنین به این نکته اشاره کرد که یکپارچه‌سازی با چیپ‌های دیجیتال، امکان اتصال به سایر اجزای رایانه‌های کلاسیک را فراهم می‌کند.
3. تصحیح خطا و کیوبیت‌های کات
پرنن از آلیس و باب، به فناوری کیوبیت‌های کات اشاره کرد که لایه اول تصحیح خطا را مستقیماً در کیوبیت‌ها ادغام می‌کند. این فناوری تعداد کیوبیت‌های مورد نیاز برای دستیابی به کیوبیت‌های منطقی را تا ۲۰۴ برابر کاهش می‌دهد و زمان دستیابی به رایانه‌های کوانتومی کاربردی را به طور قابل توجهی کوتاه می‌کند. پرنن بیان داشت که این فناوری نه تنها هزینه و پیچیدگی سیستم‌ها را کاهش می‌دهد، بلکه زمان دستیابی به رایانه‌های کوانتومی کاربردی را نیز تسریع می‌کند.
4. محاسبات کوانتومی مبتنی بر فوتون‌ها
پیت از سای کوانتوم، به استفاده از فوتون‌های تک برای ساخت رایانه‌های کوانتومی اشاره کرد. این شرکت با استفاده از فناوری سیلیکون فوتونیک، در حال ساخت رایانه‌های کوانتومی بزرگ‌مقیاس است که قابلیت‌های منحصر به فردی در زمینه اتصال و کنترل الکترونیکی دارند. پیت تاکید کرد که فوتون‌ها به دلیل سرعت بالا و قابلیت یکپارچه‌سازی با فناوری‌های موجود، گزینه‌ای ایده‌آل برای محاسبات کوانتومی هستند.
چالش‌های پیش رو
1. مقیاس‌پذیری و تصحیح خطا
یکی از اصلی‌ترین چالش‌های محاسبات کوانتومی، مقیاس‌پذیری به میلیون‌ها کیوبیت است. بن بلوم تاکید کرد که برای حل مسائل واقعی، نیاز به رایانه‌های کوانتومی با میلیون‌ها کیوبیت است. با این حال، مقیاس‌پذیری نیازمند پیشرفت‌های قابل توجهی در فناوری کنترل و تصحیح خطا است.
رام شوکاف از کیوسی‌آی، به اهمیت تصحیح خطا اشاره کرد و بیان داشت که بدون تصحیح خطا، رایانه‌های کوانتومی نمی‌توانند به سطح مورد نیاز از پایداری برسند. او تاکید کرد که تصحیح خطا نیازمند لاتنسی بسیار کم (در حد نانوثانیه) و پهنای باند بالا است. شوکاف همچنین به این نکته اشاره کرد که تصحیح خطا نه تنها یک چالش فنی، بلکه یک چالش اقتصادی نیز است، زیرا نیازمند منابع محاسباتی و سخت‌افزاری زیادی است.
2. یکپارچه‌سازی با رایانه‌های کلاسیک
جان لوی بر اهمیت یکپارچه‌سازی رایانه‌های کوانتومی با رایانه‌های کلاسیک تاکید کرد. او بیان داشت که رایانه‌های کوانتومی به تنهایی نمی‌توانند مسائل پیچیده را حل کنند و نیاز به همکاری نزدیک با GPUها و CPUها دارند. این یکپارچه‌سازی نیازمند طراحی دقیق رابط‌ها و پروتکل‌های ارتباطی است. لوی همچنین به این نکته اشاره کرد که یکپارچه‌سازی با رایانه‌های کلاسیک، امکان استفاده از قابلیت‌های محاسبات کوانتومی در برنامه‌های کاربردی واقعی را فراهم می‌کند.
3. برنامه‌نویسی و الگوریتم‌ها
پیت از سای کوانتوم، به چالش‌های برنامه‌نویسی در محاسبات کوانتومی اشاره کرد. او بیان داشت که الگوریتم‌های کلاسیک برای رایانه‌های کوانتومی مناسب نیستند و نیاز به توسعه الگوریتم‌های جدید و مدل‌های برنامه‌نویسی اختصاصی وجود دارد. این موضوع نیازمند همکاری نزدیک بین فیزیکدانان، مهندسان و دانشمندان علوم کامپیوتر است. پیت همچنین به این نکته اشاره کرد که توسعه الگوریتم‌های کوانتومی نه تنها یک چالش فنی، بلکه یک فرصت برای نوآوری در حوزه محاسبات است.
4. مسائل اقتصادی و زیرساختی
علاوه بر چالش‌های فنی، مسائل اقتصادی و زیرساختی نیز در توسعه محاسبات کوانتومی نقش مهمی ایفا می‌کنند. مت کینسلا به این نکته اشاره کرد که ساخت و نگهداری رایانه‌های کوانتومی نیازمند سرمایه‌گذاری‌های کلان است. همچنین، توسعه زیرساخت‌های لازم برای پشتیبانی از این فناوری، مانند مراکز داده تخصصی و شبکه‌های ارتباطی با لاتنسی کم، چالش‌های دیگری را به همراه دارد.
آینده محاسبات کوانتومی
1. چشم‌انداز زمانی
شرکت‌کنندگان نشست بر این باور بودند که تا پایان دهه ۲۰۳۰، رایانه‌های کوانتومی با صدها کیوبیت منطقی قادر خواهند بود تا مسائل پیچیده‌ای را حل کنند که برای رایانه‌های کلاسیک غیرممکن است. مت کینسلا بیان داشت که این فناوری به تدریج وارد فاز کاربردی خواهد شد و تا سال ۲۰۳۰، شاهد جهش بزرگی در قابلیت‌های رایانه‌های کوانتومی خواهیم بود.
پرنن از آلیس و باب، بر این باور است که با پیشرفت‌های اخیر در تصحیح خطا و مقیاس‌پذیری، زمان دستیابی به رایانه‌های کوانتومی کاربردی کوتاه‌تر از آنچه تصور می‌شد، خواهد بود. او بیان داشت که تا سال ۲۰۳۰، رایانه‌های کوانتومی نه تنها در آزمایشگاه‌ها، بلکه در صنایع مختلف نیز کاربرد خواهند داشت.
2. حوزه‌های کاربردی
- شیمی و مواد: کینسلا و پرنن بر نقش محاسبات کوانتومی در شبیه‌سازی ساختار مولکولی و کشف مواد جدید تاکید کردند. این فناوری می‌تواند انقلابی در صنعت داروسازی و مواد پیشرفته ایجاد کند. به عنوان مثال، رایانه‌های کوانتومی می‌توانند واکنش‌های شیمیایی را با دقت بالایی شبیه‌سازی کرده و زمان و هزینه کشف داروها را به طور قابل توجهی کاهش دهند.
- بهینه‌سازی: جان لوی به کاربرد رایانه‌های کوانتومی در حل مسائل بهینه‌سازی پیچیده اشاره کرد. این فناوری می‌تواند در حوزه‌هایی مانند حمل و نقل، مدیریت زنجیره تأمین و برنامه‌ریزی مالی تحول ایجاد کند. به عنوان مثال، الگوریتم‌های کوانتومی می‌توانند مسیرهای بهینه برای ناوگان‌های حمل و نقل را با سرعت و دقت بالایی محاسبه کنند.
- هوش مصنوعی: پیت بر یکپارچه‌سازی رایانه‌های کوانتومی با هوش مصنوعی تاکید کرد. این یکپارچه‌سازی می‌تواند به توسعه مدل‌های یادگیری ماشینی قوی‌تر و کارآمدتر منجر شود. به عنوان مثال، رایانه‌های کوانتومی می‌توانند در آموزش مدل‌های هوش مصنوعی با داده‌های بزرگ، شتاب قابل توجهی ایجاد کنند.
- امنیت: بن بلوم به نقش محاسبات کوانتومی در ارتقای امنیت ارتباطات اشاره کرد. رمزنگاری کوانتومی می‌تواند امنیت داده‌ها را به سطح جدیدی برساند. به عنوان مثال، پروتکل‌های رمزنگاری کوانتومی مانند توزیع کلید کوانتومی (QKD) می‌توانند ارتباطات را در برابر حملات سایبری مقاوم کنند.
3. نقش شرکت‌های بزرگ
مت کینسلا از اینفلکشن و رام شوکاف از کیوسی‌آی، بر اهمیت نقش شرکت‌های بزرگ مانند مایکروسافت و آمازون در توسعه محاسبات کوانتومی تاکید کردند. این شرکت‌ها با ارائه پلتفرم‌های ابری و دسترسی آسان به رایانه‌های کوانتومی، امکان استفاده از این فناوری را برای توسعه‌دهندگان و محققان در سراسر جهان فراهم کرده‌اند.
کینسلا بیان داشت که مایکروسافت با پلتفرم Azure Quantum، امکان دسترسی به رایانه‌های کوانتومی از شرکت‌های مختلف را فراهم کرده است. این پلتفرم نه تنها به محققان و توسعه‌دهندگان امکان آزمایش و توسعه الگوریتم‌های کوانتومی را می‌دهد، بلکه به شرکت‌ها نیز امکان یکپارچه‌سازی محاسبات کوانتومی با زیرساخت‌های موجود را فراهم می‌کند.
شوکاف نیز به نقش آمازون در توسعه محاسبات کوانتومی اشاره کرد. آمازون با ارائه سرویس‌های محاسبات کوانتومی در AWS، امکان دسترسی به رایانه‌های کوانتومی را برای طیف وسیعی از کاربران فراهم کرده است. همچنین، آمازون در حال سرمایه‌گذاری در تحقیقات و توسعه فناوری‌های جدید در حوزه محاسبات کوانتومی است.
4. نقش دولت‌ها و سیاست‌گذاری
علاوه بر شرکت‌های خصوصی، دولت‌ها نیز نقش مهمی در توسعه محاسبات کوانتومی ایفا می‌کنند. پرنن به این نکته اشاره کرد که سرمایه‌گذاری‌های دولتی در تحقیقات و توسعه محاسبات کوانتومی، می‌تواند شتاب قابل توجهی به پیشرفت این فناوری ببخشد. به عنوان مثال، دولت‌ها می‌توانند با ارائه تسهیلات مالی و زیرساختی، امکان توسعه مراکز تحقیقاتی و تولیدی را فراهم کنند.
جان لوی نیز بر اهمیت سیاست‌گذاری‌های دولتی در حوزه محاسبات کوانتومی تاکید کرد. او بیان داشت که دولت‌ها می‌توانند با تدوین قوانین و مقررات مناسب، محیطی امن و رقابتی برای توسعه این فناوری فراهم کنند. همچنین، دولت‌ها می‌توانند با حمایت از آموزش و تربیت نیروی انسانی متخصص، به توسعه محاسبات کوانتومی کمک کنند.
نتیجه‌گیری
نشست GTC2025 نشان داد که محاسبات کوانتومی در حال ورود به مرحله‌ای جدید از توسعه است. با وجود چالش‌های پیش رو، پیشرفت‌های قابل توجهی در زمینه مقیاس‌پذیری، تصحیح خطا و یکپارچه‌سازی با رایانه‌های کلاسیک صورت گرفته است. شرکت‌کنندگان بر این باور بودند که تا پایان دهه ۲۰۳۰، رایانه‌های کوانتومی نقش مهمی در حل مسائل پیچیده و تحول صنایع مختلف ایفا خواهند کرد.
آینده محاسبات کوانتومی نه تنها در حل مسائل فنی، بلکه در کشف راه‌حل‌های نوآورانه برای چالش‌های جهانی نهفته است. با تلاش‌های مداوم شرکت‌ها، دانشگاه‌ها، دولت‌ها و محققان، محاسبات کوانتومی در حال تبدیل شدن به یکی از مهم‌ترین فناوری‌های قرن بیست و یکم است. این فناوری قول می‌دهد تا مرزهای دانش و فناوری را جابه‌جا کرده و آینده‌ای روشن‌تر برای بشریت ترسیم کند.
با توجه به مباحث مطرح شده در نشست GTC2025، می‌توان گفت که محاسبات کوانتومی نه تنها یک فناوری نوظهور، بلکه یک انقلاب در حوزه محاسبات است. این فناوری با قابلیت‌های منحصر به فرد خود، می‌تواند به حل مسائل پیچیده‌ای بپردازد که تا کنون برای رایانه‌های کلاسیک غیرممکن بوده است. با این حال، دستیابی به این هدف نیازمند همکاری نزدیک بین همه ذینفعان، از جمله شرکت‌های خصوصی، دولت‌ها، دانشگاه‌ها و محققان است.
در نهایت، می‌توان گفت که آینده محاسبات کوانتومی بسیار امیدوارکننده است. با پیشرفت‌های مداوم در فناوری، سرمایه‌گذاری‌های کلان و همکاری‌های بین‌المللی، انتظار می‌رود که این فناوری در دهه‌های آینده نقش مهمی در تحول صنایع مختلف و بهبود کیفیت زندگی بشر ایفا کند.
