هانی‌ول: کامپیوتر کوآنتومی ما تا سال 2025 صد هزار برابر سریع‌تر می‌شود

اگر اخبار دنیای رایانش کوآنتومی را دنبال کرده باشید، با بازیگران اصلی این حوزه از جمله IBM، گوگل، مایکروسافت، اینتل و آمازون آشنایی دارید. این شرکت‌ها می‌خواهند انقلابی را در صنعت رایانش به وجود بیاورند. اما حالا نامی قدیمی از دنیای فناوری به سر زبان‌ها افتاده و می‌خواهد اعتبار از دست رفته خود را باز پس بگیرد.

شرکت هانی‌ول (Honeywell) که زمانی فروشنده کامپیوترهای غول‌پیکر بود، چند دهه پیش از بازار خارج شد، اما مسئولان این شرکت روز سه‌شنبه اعلام کردند که انتظار دارند توان کامپیوترهای کوآنتومی تا ۵ سال دیگر هر ساله ۱۰ برابر افزایش یافته و در سال ۲۰۲۵ به ۱۰۰٫۰۰۰ برابر برسد. با این حساب، آن‌ها از IBM که با هدف افزایش دو برابری توان پردازش در هر سال فعالیت می‌کند، پیشی می‌گیرند.

تونی اوتلی، مدیر بخش «راهکارهای کوآنتومی هانی‌ول»، با اشاره به عرضه دستگاهی که دو برابر کامپیوتر ۵۳ کیوبیتی IBM قدرت دارد، گفت: «ما در آستانه انتشار قدرتمندترین کامپیوتر کوآنتومی دنیا هستیم.»

در حال حاضر مشخص نیست که دستگاه‌های جدید شرکت هانی‌ول تا چه اندازه کاربرد خواهند داشت، اما شرکت‌ها و کشورهای زیادی مشغول صرف میلیاردها دلار هزینه در بخش تحقیق و توسعه رایانش کوآنتومی هستند. آن‌ها باور دارند که رایانش کوآنتومی می‌تواند توانمندی‌های جدیدی را در حوزه‌های شیمی، طراحی مواد، اقتصاد، حمل و نقل، هوش مصنوعی و غیره ایجاد کند. هر گروهی که بتواند برای اولین بار یک کامپیوتر کوآنتومی کارآمد بسازد، برتری قابل توجهی نسبت به رقبا خواهد داشت و قادر است بازار را با محصولات خود تحت پوشش قرار دهد.

در این میان هانی‌ول هم امیدوار است که بتواند از پیشگامان این صنعت باشد. تحلیل‌گر شرکت 451 Research، جیمز سندرز، درباره برنامه‌های این شرکت می‌گوید: «[آن‌ها] احتمالا جاه‌طلبانه‌ترین نقشه راه را در میان شرکت‌های حاضر در این حوزه برای خود ترسیم کرده‌اند.»

هانی‌ول انتظارات رایانشی را بالا می‌برد

یکی از حوزه‌هایی که کاربران احتمالا هانی‌ول را به خاطر آن می‌شناسند، ترموستات‌های خانگی است ولی این شرکت سال‌ها پیش آن کسب و کار را فروخت. هانی‌ول حالا در زمینه هوافضا، نفت و گاز، مدیریت ساختمان، فناوری‌های نظامی، شیمی و علم مواد خام فعالیت دارد. این شرکت در روزهای نخست ظهور کامپیوتر از بازیگران برجسته حوزه رایانش بود. آن‌ها در دهه ۱۹۶۰ یکی از شرکت‌های گروه BUNCH بودند که سلطه IBM را به چالش می‌کشیدند. البته IBM در نهایت در این رقابت پیروز شد و هانی‌ول هم از آن حوزه کنار کشید.

اما حالا شرایط تغییرات زیادی کرده است. کامپیوترهای غول‌پیکر جای خود را به کامپیوترهای کوچک، شخصی و تلفن‌های هوشمند داده‌اند. و کامپیوترهای کوآنتومی از داغ‌ترین مباحث دنیای فناوری به حساب می‌آیند. کامپیوترهای کوآنتومی ملزومات زیادی دارند و معمولا باید در دماهای بسیار پایین کار کنند تا ساختارهای اساسی ذخیره‌سازی و پردازش داده‌ها که همان کیوبیت‌ها هستند دچار اختلال نشود. هیچ‌کس انتظار ندارد که این کامپیوترها جایگزین کامپیوترهای عادی شوند. اما همه امیدوارند که بتوانند از این کامپیوترها برای حل مسائلی استفاده کنند که از توان کامپیوترهای عادی خارج است.

کامپیوترهای کوآنتومی این کار را با استفاده از واقعیت‌های عجیب و غریب علم فیزیک کوآنتوم انجام می‌دهند؛ قوانینی که بر پدیده‌های سطح اتمی حاکم است. یکی از این قوانین «درهم‌تنیدگی» است که وضعیت کیوبیت‌های مختلف را به هم پیوند می‌دهد تا کامپیوترهای کوآنتومی بتوانند راهکارهای محتمل برای مسائل خود را به صورت همزمان در آن‌ها ارزیابی کنند.

هانی‌ول همچنان باید کارهای زیادی انجام دهد تا کامپیوترهای کوآنتومی خود را به اثبات برساند. این دستگاه‌ها بسیار پیچیده هستند و برنامه‌ریزی آن‌ها هنوز با چالش‌های خیلی زیادی روبرو است. هنوز چندین سال زمان لازم است تا رایانش کوآنتومی به سطحی کارآمد برسد و در این راه باید موانع زیادی از پیش رو برداشته شود. میکل دیاکونوف، فیزیک‌دان دانشگاه مون‌پلیه فرانسه، پس از اعلام خبر دستیابی گوگل به «برتری کوآنتومی» گفته بود: «باور ندارم که چنین چیزی هرگز جنبه عملی پیدا کند.»

کامپیوتر کوآنتومی تله یونی

هانی‌ول از حدود یک دهه پیش فعالیت در حوزه رایانش کوآنتومی را آغاز و پنج سال پیش برنامه‌ای را در این زمینه راه‌اندازی کرد. هفت کامپیوتر این شرکت که توسط گروهی متشکل از حدود ۱۰۰ نفر در کلورادو توسعه داده شده، از روشی موسوم به «کیوبیت‌های یونیِ در دام افتاده» استفاده می‌کند. در این کامپیوترها برای دستکاری تک‌تک اتم‌های ایتربیومی که با الکتریسیته شارژ شده و در دستگاهی به شکل H درون معبری بی‌هوا قرار گرفته از لیزر استفاده می‌شود. تعامل این کیوبیت‌های یون ایتربیوم پایه و اساس محاسبات را می‌سازد.

کیوبیت‌های یونیِ در دام افتاده به دستگاه‌های شرکت هانی‌ول اجازه می‌دهند که آسان‌تر کیوبیت‌ها را اضافه کنند تا به قابلیت‌های رایانشی بیشتری دسترسی یابند. این مسئله نکته‌ای است که در طراحی‌های گوگل و IBM به این سادگی ممکن نیست. به‌علاوه، این روش با ایجاد ارتباطات بهتر میان کیوبیت‌ها توان رایانشی را بهبود می‌دهد و عمر محاسبات را بالاتر می‌برد تا پیش از خراب شدن کیوبیت‌ها و نیاز به بازنشانی مجدد زمان بیشتری وجود داشته باشد.

این مشخصه‌ها – یعنی تعداد کیوبیت‌ها، ارتباط بهتر و عمر بالاتر – از جمله عواملی هستند که در فرمول ارزیابی توان رایانش کوآنتومی IBM موسوم به «حجم کوآنتومی» ایفای نقش می‌کنند. تاکنون بالاترین امتیاز حجم کوآنتومی IBM برابر ۳۲ بوده که با دستگاهی دارای ۲۸ کیوبیت به دست آمده است.

هانی‌ول حالا با یک دستگاه ۴ کیوبیتی به حجم کوآنتومی ۱۶ دست یافته و این امتیاز نشان می‌دهد که سخت‌افزارهای مختلف روش‌های گوناگونی را برای دستیابی به یک حجم کوآنتومی مشخص فراهم می‌سازند. ولی اوتلی می‌گوید هانی‌ول انتظار دارد که ظرف سه ماه به حجم کوآنتومی ۶۴ برسد، و این عدد را تا ۱۰ سال آینده هر سال ۱۰ امتیاز افزایش دهد.

شرکت IBM که سال‌هاست در زمینه رایانش کوآنتومی فعالیت می‌کند، می‌گوید خوشحال است که هانی‌ول از روش ارزیابی آن‌ها برای بررسی عملکرد رایانش کوآنتومی خود استفاده کرده است. IBM در بیانیه‌ای اظهار داشته که رقیب آن‌ها پیشرفت‌های هیجان‌انگیزی را از خود نشان داده‌اند.

محاسبات تغییرپذیر

یکی از تفاوت‌های بزرگ هانی‌ول بر کامپیوترهای کوآنتومی رقبا این است که دستگاه‌های این شرکت می‌توانند محاسبات را از طریق قابلیتی به نام «اندازه‌گیری بین‌مداری» در میانه اجرای فرآیندهای خود تغییر دهند. این روش شبیه مکانیزم if then در زبان‌های برنامه‌نویسی عادی است که اجازه می‌دهد برنامه در حال اجرا با توجه به شرایط مختلف مسیرهای گوناگونی را طی کند. این راهکار فرصت‌های زیادی برای استفاده از الگوریتم‌های کوآنتومی به وجود می‌آورد. دنیل نیومن، تحلیل‌گر شرکت Futurum Research، می‌گوید این سازوکار باعث می‌شود دستگاه‌های هانی‌ول نقطه تمایز منحصر به فردی نسبت به رقبا داشته باشند.

استارت‌آپ دیگری به نام IonQ نیز از همین روش یونِ در دام افتاده استفاده می‌کند. ولی گوگل و IBM همراه با استارت‌آپ دیگری به نام Rigetti Computing از کیوبیت‌های ابررسانا استفاده می‌کنند؛ این‌ها مدارهای کوچک الکتریکی هستند که تا چنان دمایی سرد شده‌اند که الکتریسیته را بدون هیچ مقاومتی از خود عبور می‌دهند. طراحی‌های کوآنتومی دیگری هم وجود دارند که از جمله آن‌ها می‌توانیم به کیوبیت‌های توپولوژیکی مایکروسافت اشاره کنیم؛ این‌ها طراحی شده‌اند تا طول عمر کیوبیت‌ها را پیش از بروز اختلال در محاسبات بهبود دهند.

طراحی‌های هانی‌ول

هانی‌ول رویکرد خود را در مقاله‌ای در مرجع اطلاعاتی آنلاین Arxiv تشریح کرده است. این اقدام شایسته در خور فرهنگ آکادمیک قابل تحسینی است که در حال حاضر در دنیای رایانش کوآنتومی به چشم می‌خورد.

دستگاه‌های هانی‌ول قرار است برای سرویس ابری رایانش کوآنتومی Azure مایکروسافت آماده شود، ولی این شرکت می‌خواهد محصولات خود را به طور مستقیم هم در دسترس علاقه‌مندان قرار دهد. یکی از شرکای این شرکت بانک JPMorgan Chase است که متاسفانه فعلا اطلاعات زیادی درباره شرایط همکاری آن‌ها در دسترس نیست.

این بانک در خصوص همکاری خود با هانی‌ول نکته خاصی اعلام نکرده و آن را به عنوان بخشی از فعالیت‌های در حال توسعه خود در زمینه رایانش کوآنتومی می‌داند (چون آن‌ها با IBM هم در حال همکاری هستند)، ولی مسئولان آن می‌گویند انتظار دارند از کامپیوترهای کوآنتومی برای بهینه‌سازی سبدهای مالی و شناسایی کلاهبرداری استفاده کنند. این پروژه فعلا در مرحله تحقیقاتی باقی مانده است. مارکو پیستویا، مدیر مسئول آزمایشگاه JPMorgan Chase و از کارشناسان سابق کامپیوترهای کوآنتومی IBM، می‌گوید: «ما به عنوان محقق و دانشمند وظیفه داریم که در زمان مقتضی به دنبال فناوری‌های جدید و پرپتانسیل باشیم.»

هانی‌ول انتظار دارد که از کامپیوترهای کوآنتومی در کسب و کار خود هم بهره بگیرد. این کامپیوترها به آن‌ها کمک می‌کنند در شبیه‌سازی‌های مولکولی، شیمی و علم مواد خام بهتر عمل کنند. همچنین می‌توانند از این فناوری برای بهینه‌سازی محاسبات صنعت نفت و گاز و حتی اجرای بهتر عملیات‌های هوش مصنوعی در زمینه هوافضا کمک بگیرند.