انقلابی بزرگ‌ در صنایع / محاسبات کوانتومی چگونه صنایع را دگرگون می‌کند؟

اقتصادآنلاین، مهرین نظری: محاسبات کوانتومی یکی از جذاب‌ترین و پیشرفته‌ترین حوزه‌های فناوری در عصر حاضر است. این فناوری نوظهور، با استفاده از قوانین مکانیک کوانتومی، توانایی حل مسائلی را دارد که برای ابررایانه‌های امروزی غیرممکن یا بسیار زمان‌بر است. از شبیه‌سازی مولکول‌ها در داروسازی گرفته تا بهینه‌سازی شبکه‌های حمل‌ونقل، محاسبات کوانتومی پتانسیل بازتعریف صنایع مختلف را دارد.

محاسبات کوانتومی چگونه کار می‌کند؟

محاسبات کوانتومی بر پایه ویژگی‌های بنیادی مکانیک کوانتومی، از جمله “برهم‌نهی” و “درهم‌تنیدگی”، عمل می‌کند. برخلاف رایانه‌های کلاسیک که اطلاعات را در قالب بیت‌های صفر و یک ذخیره می‌کنند، رایانه‌های کوانتومی از کیوبیت‌ها استفاده می‌کنند. کیوبیت‌ها می‌توانند هم‌زمان در حالت‌های صفر و یک باشند که این ویژگی به‌طور چشمگیری توانایی پردازش اطلاعات را افزایش می‌دهد.

برای مثال، یک رایانه کلاسیک برای بررسی تمام ترکیب‌های ممکن در یک مسئله پیچیده به صورت ترتیبی عمل می‌کند، در حالی که رایانه کوانتومی می‌تواند هم‌زمان ترکیب‌های مختلف را پردازش کند. این ویژگی باعث شده است که محاسبات کوانتومی در حوزه‌هایی که نیاز به پردازش داده‌های عظیم و پیچیده دارند، مانند هوش مصنوعی و تحلیل داده، انقلابی ایجاد کند.

صنایع کلیدی تحت تأثیر محاسبات کوانتومی

محاسبات کوانتومی پتانسیل تغییر بسیاری از صنایع را دارد. در زیر به برخی از مهم‌ترین حوزه‌ها اشاره می‌کنیم:

داروسازی و بهداشت: یکی از کاربرد‌های برجسته محاسبات کوانتومی در شبیه‌سازی مولکول‌ها و طراحی دارو‌های جدید است. برای مثال، شرکت‌هایی مانند Pfizer از محاسبات کوانتومی برای شناسایی ترکیبات دارویی مؤثرتر در درمان بیماری‌های مزمن استفاده می‌کنند. طبق گزارش “Accenture”، این فناوری می‌تواند زمان توسعه دارو‌ها را تا ۷۰ درصد کاهش دهد.

حمل‌ونقل و تدارکات: محاسبات کوانتومی در بهینه‌سازی مسیر‌ها و کاهش هزینه‌ها نقش کلیدی دارد. برای نمونه، شرکت‌هایی مانند Volkswagen از این فناوری برای بهینه‌سازی ترافیک شهری استفاده کرده‌اند که به کاهش ۱۵ درصدی زمان سفر منجر شده است.

امنیت سایبری: محاسبات کوانتومی با تهدید و فرصت‌هایی در حوزه امنیت همراه است. از یک سو، این فناوری می‌تواند رمزنگاری‌های فعلی را شکست دهد، اما از سوی دیگر، روش‌های جدیدی برای رمزنگاری کوانتومی ارائه می‌دهد که امنیت داده‌ها را به سطحی بی‌سابقه ارتقا می‌دهد.

هوش مصنوعی: هوش مصنوعی یکی از بزرگ‌ترین ذی‌نفعان محاسبات کوانتومی است. این فناوری می‌تواند مدل‌های یادگیری ماشینی را با سرعت و دقت بیشتری آموزش دهد. به‌عنوان مثال، Google با استفاده از رایانه کوانتومی خود موفق به حل مسائلی در یادگیری ماشینی شده که پیش‌تر غیرممکن به نظر می‌رسید.

چالش‌های پیش روی محاسبات کوانتومی چیست؟

با وجود پتانسیل عظیم، محاسبات کوانتومی با چالش‌های متعددی روبه‌رو است:

یکی از بزرگ‌ترین موانع، ایجاد کیوبیت‌های پایدار است. کیوبیت‌ها بسیار حساس به نویز و اختلالات محیطی هستند و نیاز به شرایط خاصی مانند دما‌های بسیار پایین دارند. این موضوع هزینه توسعه و نگهداری این فناوری را به‌طور قابل‌توجهی افزایش داده است.

چالش دیگر، کمبود نیروی متخصص در این حوزه است. طبق گزارش “World Economic Forum”، تنها کمتر از ۱۰ درصد دانشگاه‌های جهان دوره‌هایی در زمینه محاسبات کوانتومی ارائه می‌دهند که این موضوع سرعت پیشرفت این فناوری را محدود می‌کند.

علاوه بر این، نبود استاندارد‌های جهانی برای توسعه این فناوری و همچنین نیاز به سرمایه‌گذاری‌های کلان از دیگر چالش‌های محاسبات کوانتومی محسوب می‌شود.

آینده محاسبات کوانتومی

با وجود چالش‌ها، آینده محاسبات کوانتومی روشن به نظر می‌رسد. طبق پیش‌بینی موسسه تحقیقاتی “Gartner”، تا سال ۲۰۳۰، محاسبات کوانتومی می‌تواند به افزایش ۵۰ درصدی کارایی در صنایع کلیدی منجر شود. همچنین، شرکت‌های بزرگی مانند IBM، Google و Microsoft سرمایه‌گذاری‌های قابل‌توجهی در این حوزه انجام داده‌اند که نشان‌دهنده اهمیت این فناوری است.

یکی از رویداد‌های مهم در این زمینه، دستیابی به “برتری کوانتومی” است. این اصطلاح به زمانی اشاره دارد که رایانه‌های کوانتومی قادر به حل مسائلی شوند که هیچ رایانه کلاسیکی نمی‌تواند در زمان معقولی انجام دهد. Google در سال ۲۰۱۹ اعلام کرد که به این نقطه دست یافته است، اما این ادعا با واکنش‌های متفاوتی روبه‌رو شد.

مثال‌هایی از کاربرد عملی محاسبات کوانتومی

پروژه شیمی کوانتومی IBM: IBM با استفاده از رایانه کوانتومی خود توانسته است رفتار مولکول‌های ساده مانند هیدروژن را شبیه‌سازی کند. این پروژه نشان می‌دهد که محاسبات کوانتومی چگونه می‌تواند در توسعه دارو‌ها و مواد جدید مؤثر باشد.

بهینه‌سازی ترافیک توسط Volkswagen: این شرکت با استفاده از الگوریتم‌های کوانتومی توانسته است ترافیک شهری را در شهر‌های بزرگی مانند بارسلونا بهبود بخشد و هزینه‌های حمل‌ونقل عمومی را کاهش دهد.

رمزنگاری کوانتومی توسط ID Quantique: این شرکت سوئیسی از فناوری کوانتومی برای ایجاد سیستم‌های رمزنگاری غیرقابل نفوذ استفاده کرده است که در حوزه‌هایی مانند بانکداری و دفاع کاربرد دارند.

محاسبات کوانتومی با پتانسیل بی‌پایان خود می‌تواند صنایع مختلف را متحول کند و راه‌حل‌های نوینی برای چالش‌های پیچیده ارائه دهد. با این حال، مسیر پیشرفت این فناوری نیازمند سرمایه‌گذاری‌های کلان، نیروی انسانی متخصص و حل چالش‌های فنی است. اگرچه محاسبات کوانتومی هنوز در مراحل ابتدایی توسعه قرار دارد، اما تأثیرات آن بر آینده صنایع غیرقابل انکار است.