چه تفاوتی بین رایانه های کوانتومی و ابررایانه ها وجود دارد؟

صنعت پردازش و رایانه ها در چند دهه اخیر با پیشرفت قابل توجهی روبرو شده و همه ما شاهد تکامل رایانه های مخنلفی مانند: کوانتومی هستیم.

پیشرفت این صنعت که در ابر رایانه و رایانه کامپیوتری نام دارند با عملکرد خود دنیای ما را دگرگون کرده اند و در زمینه های تخصصی مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند. اما چه تفاوتی بین رایانه های کوانتومی و ابررایانه ها وجود دارد و کدام یک بهتر هستند؟

برای خرید لوازم جانبی لپ تاپ کلیک کنید.

ابر رایانه چیست؟

ابر رایانه سیستم حجیمی از منابع سخت افزاری است که در یک اتاق جای می گیرند و شمایل آنها به هیچ عنوان شبیه رایانه های شخصی منزل ما یا لپتاپ نیستند. با اینحال، ابر رایانه از گروه بزرگی از پردازنده ها تشکیل شده است که برای دستیابی به یک هدف تلاش می کنند.

ابر رایانه ها در ابتدا در سال 1960 شکل گرفتند، زمانی که شرکت Control Data Corporation یا همان CDC مدل 6600 را خلق کرد و به عنوان اولین ابر رایانه شناخته شد و در آن زمان 10 برابر قوی تر از رایانه های معمولی بود.

با این وجود، علم زمینه های پیشرفت فناوری و علوم رایانه ای را زیر و رو کرد و حالا رایانه ها فوق العاده قدرتمند و هوشمند هستند. در آن زمان، اگرچه ابر رایانه 6600 به عنوان یک پدیده شناخته می شد، اما طولی نکشید که مدل 7600 نیز در همان قرن معرفی شد و این روال همچنان ادامه دارد.

بیشتر بخوانید: بررسی اهمیت خنک سازی رایانه خانگی

همانند رایانه های شخصی خودمان که در محل کار و منزل از آنها استفاده می کنیم، ابر رایانه ها نیز وظیفه پردازش و ذخیره اطلاعات را بر عهده دارند، اما این غول های صنعت رایانه می توانند محاسبات فوق العاده پیچیده ای را انجام دهند که انسان ها در حل آنها قادر نیستند و می توانند پردازش هایی را انجام دهند که تکمیل آنها برای رایانه های شخصی و منزل به منزله گذشت چند ماه و حتی سال است.

به عنوان نمونه، ابر رایانه مدرن می تواند نتایج انفجار هسته ای را تخمین بزند، مدلهای پیچیده ای از مغز را بسازد و حتی شبیه سازی هایی از هستی را برای ما به ارمغان بیاورد که حتی درک آن نیز برای بعضی افراد دشوار است. بنابراین، توانایی های این ماشین های محاسباتی فراتر از آن چیزی است که ما در ذهن خود تصور می کنیم و در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار می گیرد.

اما همانند سایر رایانه ها، ابر رایانه ها نیز نقاط ضعف و قوت خود را دارند و تفاوت آنها بین رایانه های معمولی کاملا فاحش است. به عنوان نمونه، این رایانه ها از هزاران و حتی صدها هزار پردازنده برای پردازش و محاسبات استفاده می کنند، در حالیکه رایانه های شخصی و خانگی ما از تعداد پردازنده های اندک و حتی بعضی از آنها از یک پردازنده بهره می برند.

از طرفی، هزینه ساخت و نگهداری ابر رایانه ها فوق العاده بالاست و در کنار صرف چندین میلیون دلار برای ساخت و توسعه این رایانه ها، باید بخش قابل توجهی از توان مصرفی برق را نیز به آنها اختصاص دهیم تا بتوانند به طور مداوم کار کنند.

برای خرید انواع سخت افزار کلیک کنید.

به علاوه، این ماشین های پیشرفته نیز با محدودیت هایی روبرو هستند. یکی از این مشکلات این است که عملکرد ابر رایانه ها به طور مستقیم به اندازه آنها وابسته است. این بدان معنی است که اجزای سخت افزار به فضای بیشتری نیز نیاز دارند تا عملکرد آنها در حوزه پردازش و محاسبات سریع و پیشرفته تر باشد.

با گذر از تمامی موارد بالا، ابر رایانه ها گرمای بسیار زیادی تولید می کنند که برای جلوگیری از افزایش آن باید حذف شود. در کل، استفاده از ابر رایانه ها، اقدامی خسته کننده و هزینه بر است. به علاوه، ابر رایانه ها نمی توانند محاسبات فوق العاده پیچیده را انجام دهند.

پس از گذشت چند سال، بازیکن جدیدی به زمین مسابقات رایانه های فوق قوی وارد شد و توانست گوی را از ابر رایانه ها برباید و آن رایانه کوانتومی است.

بیشتر بخوانید: چگونه رم لپتاپ خود را ارتقا دهیم؟

رایانه کوانتومی چیست؟

مفهوم رایانه های کوانتومی در ابتدا در سال 1980 متولد شد. در این زمان بنیان گذارانی مانند: Richard Benioff,  Richard Feynman و Yuri Manin با هم جمع شدند تا نظریه محاسبات کوانتومی را باهم توسعه دهند. اما در آن زمان، رایانش کوانتومی تنها یک مفهوم بود و به هیچ جایی نرسید.

18 سال بعد و در سال 1998، Isaac Chuang, Neil Gershenfeld و با یکدیگر اولین رایانه کوانتومی تاریخ جهان را اختراع کردند. سرعت پردازش این رایانه کوانتومی اگرچه همانند رایانه های امروزی نبود، اما توسعه آن به گونه ای سایر شرکت ها را تشویق کرد که بسیاری از آن به عنوان انقلاب یاد می کنند.

همانطور که در تصویر بالا مشاهده می کنید، رایانه های کوانتومی هیچ شباهتی به ابر رایانه ها یا رایانه های منزل ما ندارند و عملکرد آنها از جهات مختلفی متفاوت است. در حالیکه رایانه ها و ابر رایانه ها از کدهای باینری برای ذخیره اطلاعات استفاده می کنند، رایانه های کوانتومی از واحد های کوچکی به نام کوبیتز یا کوانتوم بیتز بهره می برند.

اندازه کوبیتز ها به طور غیر قابل باوری کوچک است و آنها همانند پروتون و نوترون که از اجزای سازنده و بنیادین اتم هستند از سیستم های کوچک کوانتومی ساخته شده اند. نکته جالب توجه درباره کوبیتزها این است که می توانند در یک زمان چند جا حضور داشته باشند.

کدهای باینری به گونه ای هستند که بیت ها تنها می توانند به عنوان صفر یا یک وجود داشته باشند که همین ویژگی منجر شده تا ابر رایانه ها در پردازش و محاسبات پیچیده به مشکل بربخورند و نتوانند آنطور که انتظار داریم کار کنند.

برای خرید کابل و تبدیلات کلیک کنید.

در سمتی دیگر، کوبیتز ها می توانند به شکل مداوم در مکان های مختلفی حضور داشته باشند و به این ویژگی، برهم نهی کوانتومی گفته می شود. کوبیتزها همچنین می توانند به درهم تنیدگی کوانتومی دستیابند و به طور مستقیم به یکدیگر متصل شوند.

رایانه های کوانتومی با استفاده از برهم نهی کوانتومی می توانند آرایش چند کوبیت را در یک لحظه در نظر بگیرند که موجب می شود تا حل مسائل پیچیده بسیار آسان تر شود. همچنین در درهم تنیدگی کوانتوم، دو کوبیت می توانند در مسیر قابل پیشبینی محاسباتی وجود داشته باشند و بر یکدیگر تاثیر بگذارند. این نحوه مشارکت کوبیتز ها در انجام فرایند محاسبات کوانتومی است.

در کل، توانایی قرار گرفتن کوبیت ها در چند محل این امکان را برای رایانه های کوانتومی می دهد تا محاسبات فوق العاده پیچیده را حل کند و مدل های شبیه سازی سنگین را اجرا کند. کمپانی های مختلفی مانند: گوگل و IBM به طور تخصصی در حال فعالیت روی این حوزه هستند.

به عنوان نمونه، مجله New Scientist در سال 2019 مطلبی را منتشر کرد که در آن گوگل ادعا کرده بود که رایانه کوانتومی این شرکت که Sycamore نام دارد می تواند در قدرت عملکرد از ابر رایانه های فعال در کشورهای جهان پیشی بگیرد.

گوگل همچنین ادعا کرد که Sycamore به حدی قدرتمند است که می تواند محاسبات سنگینی که ابر رایانه آن را در 10 هزار سال به پایان می رساند را در 200 ثانیه انجام دهد که نشانگر پیشرفت فوق العاد این فناوری است.

اما دو سال بعد، در مجله New Scientist مطلبی منتشر شد که در آن به الگوریتم غیر کوانتومی در کشور چین اشاره کرده بود که می تواند همان محاسبات سنگین را در چند ساعت و روی رایانه های خانگی و حتی لپتاپ انجام دهد.

بنابراین، اما و اگر های بسیاری در این حوزه وجود دارد و اگرچه علم رایانش کوانتومی همچنان نوظهور است و جهان هنوز شاهد قدرت آنها در حوزه فناوری نیست، اما می تواند با پیشرفت، ابر رایانه ها را کنار بگذارد و در زمینه های مختلفی مورد استفاده قرار بگیرد.

ساخت و توسعه رایانه های کوانتومی بسیار سخت و طاقت فرساست و میزان اشتباهات گزارش شده آنها نسبت به ابر رایانه ها بیشتر است. در کنار تمامی این موارد، رایانه های کوانتومی برای اقدامات و برنامه های معمولی مناسب نیستند و در نتیجه باید پیشرفت های بسیاری در این حوزه صورت گیرد تا توسعه یابد و به طور گسترده به کار گرفته شود.

بیشتر بخوانید: معرفی بهترین کارت گرافیک های جهان برای رزولوشن 1080

ابر رایانه ها همچنان صدر جدول هستند

در حالیکه رایانه های کوانتومی با پتانسیل خود نشان دادند که می توانند ابر رایانه ها را از این مسیر خارج کنند، اما هنوز اقدمات بسیاری وجود دارد که باید از طرف دانشمندان انجام شود و به روزهای رویایی پیشرفت رایانه های کوانتومی دستیابیم.