چرا قدرتمندترین کامپیوتر دنیا در سرمای زیر صفر نگهداری می‌شود؟

شبیه یک چلچراغ طلایی‌ است و سردترین نقطه‌ شناخته‌شده در جهان را در خود جای داده است. آنچه در برابر من قرار دارد، نه تنها قدرتمندترین رایانه جهان است، بلکه فناوری‌ حیاتی برای امنیت مالی، بیت‌کوین، اسرار دولتی، اقتصاد جهانی و فراتر از آن است.

کد خبر: ۹۰۷۳۴۱

تاریخ: ۰۸ بهمن ۱۴۰۴ - ۱۶:۰۳

بی‌بی‌سی: شبیه یک چلچراغ طلایی‌ است و سردترین نقطه‌ شناخته‌شده در جهان را در خود جای داده است.

آنچه در برابر من قرار دارد، نه تنها قدرتمندترین رایانه جهان است، بلکه فناوری‌ حیاتی برای امنیت مالی، بیت‌کوین، اسرار دولتی، اقتصاد جهانی و فراتر از آن است.

رایانش کوانتومی کلید تعیین‌کننده‌ آن است که کدام شرکت‌ها و کشورها در ادامه‌ قرن بیست‌ویکم برنده خواهند بود و کدام‌یک بازنده.

مقابل من، در ارتفاع یک متری از زمین و در یکی از مراکز گوگل در سانتا باربارای کالیفرنیا، «ویلو» معلق است. صادقانه بگویم، اصلاً چیزی نبود که انتظارش را داشتم.

هیچ صفحه ‌نمایش یا صفحه‌ کلیدی در کار نیست، چه برسد به دوربین‌های هولوگرافیک یا تراشه‌های خوانش ذهن.

ویلو مجموعه‌ای از دیسک‌های گرد به اندازه‌ یک بشکه‌ نفت است که با صدها سیم کنترل سیاه به هم متصل شده‌اند و به درون یخچالی از جنس برنز با حمام هلیوم مایع فرو می‌روند، یخچالی که ریزتراشه‌ کوانتومی را در دمایی هزارم درجه بالاتر از صفر مطلق نگه می‌دارد.

ظاهر و حس‌وحالش کاملا یادآور دهه‌ هشتاد است، اما اگر پتانسیل رایانش کوانتومی محقق شود، این سازه‌ عروس‌دریایی‌شکل از فلز و سیم که روبه‌رویم قرار دارد، می‌تواند جهان را از جهات گوناگون دگرگون کند.

نوِن چهره‌ای افسانه‌ای‌ است؛ نابغه‌ فناوری و عاشق موسیقی تکنو. لباس‌هایی می‌پوشد که انگار مستقیم از اسنوبوردبازی در فستیوال موسیقی «برنینگ‌من» به محل کارش آمده، فستیوالی که خودش برای آن آثار هنری طراحی می‌کند. شاید هم واقعا در یکی از جهان‌های موازی همین کار را کرده باشد.

ماموریت او تبدیل فیزیک نظری به رایانه‌های کوانتومی کاربردی برای «حل مسائلی است که در غیر این صورت حل‌نشدنی هستند» و اذعان می‌کند که نظرش جانب‌دارانه است، اما می‌گوید این چلچراغ‌ها بهترین عملکرد را در جهان دارند.

معبد پنهان فناوری‌های آینده

بخش زیادی از گفت‌وگوی ما درباره‌ چیزهایی است که اجازه‌ فیلم‌برداری از آن‌ها را در این آزمایشگاه فوق‌محرمانه نداریم. این فناوری حیاتی مشمول کنترل‌های صادراتی و دارای سطح دسترسی محدود است و در مرکز رقابت برای برتری تجاری و اقتصادی قرار دارد. هر مزیت کوچکی از شکل اجزای جدید گرفته تا شرکت‌های حاضر در زنجیره‌های تامین جهانی می‌تواند به اهرمی بالقوه برای قدرت تبدیل شود.

در این معبد پنهان علم پیشرفته، حال‌وهوایی آشکارا کالیفرنیایی جریان دارد، در رنگ‌ها، در هنر.

هر رایانه‌ کوانتومی نامی منحصربه‌فرد دارد، مثل «یاکوشیما» یا «مندوسینو»، و هرکدام در پوششی از هنر معاصر هستند. دیوارها با نقاشی‌های دیواری به سبک گرافیتی آراسته‌ شده‌اند، و نور درخشان آفتاب زمستانی آن‌ها را روشن می‌کند.

هارت‌موت نون، ویلو، جدیدترین تراشه کوانتومی گوگل را بالا می‌گیرد که دو دستاورد مهم داشته است. او می‌گوید این تراشه «یک‌بار برای همیشه» بحث درباره اینکه آیا رایانه‌های کوانتومی می‌توانند کارهایی انجام دهند که رایانه‌های کلاسیک قادر به انجامشان نیستند را خاتمه داده است.

این نتیجه نظری به‌تازگی در الگوریتمی به نام «بازتاب‌های کوانتومی» به کار گرفته شده است. الگوریتمی غیرممکن برای رایانه‌های معمولی که کمک می‌کند ساختار مولکول‌ها را با استفاده از همان فناوری مورد استفاده در دستگاه‌های ام‌آرآی شناسایی کنیم.

هارت‌موت نون فهرستی از راه‌هایی که به باور او تراشه ویلو می‌تواند برای «کمک به بسیاری از مشکلاتی که بشر اکنون با آن مواجه است» به کار رود را برمی‌شمارد.

او می‌گوید: «این تراشه به ما کمک می‌کند داروها را کارآمدتر کشف کنیم.» او می‌افزاید: «به تولید موثرتر مواد غذایی کمک می‌کند، به تولید، انتقال و ذخیره انرژی کمک می‌کند... به حل تغییرات اقلیمی و گرسنگی انسان هم کمک می‌کند.»

هارت‌موت نون می‌گوید: «این تراشه به ما امکان می‌دهد طبیعت را بسیار بهتر درک کنیم و سپس رازهای آن را کشف کرده و فناوری‌هایی بسازیم که زندگی را برای همگان دلپذیرتر می‌سازد.»

برخی پژوهشگران باور دارند که هوش مصنوعی واقعی تنها با رایانش کوانتومی ممکن خواهد شد.

اعضای تیم حاضر در اینجا به‌تازگی برای پژوهش اولیه‌شان در زمینه «کیوبیت‌های ابر رسانا» جایزه نوبل دریافت کرده‌اند.

تراشه‌ ویلو دارای ۱۰۵ کیوبیت است. در مقابل، تلاش کوانتومی مایکروسافت فعلا به ۸ کیوبیت رسیده، اما با رویکردی کاملا متفاوت پیش می‌رود. در سطح جهانی، رقابتی نفس‌گیر در جریان است: رسیدن به یک میلیون کیوبیت هدف نهایی است، نقطه‌ای که در آن می‌توان یک «رایانه‌ی کوانتومی در مقیاس کاربردی» ساخت؛ ماشینی که بتواند بدون خطا، وظایف پیچیده‌ای مانند شیمی کوانتومی و طراحی دارو را انجام دهد. اما این فناوری هنوز بسیار حساس است.

آنچه در اینجا اتفاق می‌افتد، در سراسر جهان با دقت زیر نظر است. پیتر نایت، رئیس هیئت مشورتی استراتژی برنامه‌های فناوری کوانتومی بریتانیا می‌گوید که ویلو پیشرفتی تازه رقم زده است.

این پیشرفت، مسیر تازه‌ای برای فناوری باز کرده: رسیدن به توانایی انجام تریلیون‌ها عملیات دقیق کوانتومی، شاید در عرض هفت یا هشت سال آینده، نه بیست سالی که قبلا تصور می‌شد.

اگر ربع نخست این قرن با ظهور اینترنت و سپس هوش مصنوعی شناخته شد، بی‌تردید ۲۵ سال آینده آغاز عصر کوانتومی خواهد بود.

تصور کنید می‌خواهید یک توپ تنیس را در یکی از هزار کشوی بسته پیدا کنید. یک رایانه‌ معمولی باید کشوها را یکی‌ یکی باز کند تا آن را پیدا کند، اما یک رایانه‌ کوانتومی می‌تواند همه‌ کشوها را هم‌زمان باز کند. یا مثلا به‌جای اینکه در رایانش سنتی برای باز کردن صد در به صد کلید نیاز باشد، رایانش کوانتومی این امکان را می‌دهد که با یک کلید، همه‌ آن درها در یک لحظه باز شود.

من از جنسن هوانگ، مدیرعامل انویدیا، پرسیدم که آیا این موضوع تهدیدی برای مدل کسب‌وکار او در زمینه‌ ارائه‌ تراشه‌های تخصصی برای هوش مصنوعی محسوب می‌شود. او پاسخ داد: «نه، در آینده یک پردازنده‌ کوانتومی به رایانه اضافه خواهد شد.»

یکی از پیشگامان بریتانیا در این حوزه به نکته‌ای مهم اشاره می‌کند: آنچه در دنیای کوانتومی در معرض دستیابی است، توان بالقوه‌ای‌ست برای رمزگشایی تقریباً هر چیزی، از اسرار دولتی گرفته تا بیت‌کوین.

آقای نایت می‌گوید: «میزان سرمایه‌گذاری چین در فناوری کوانتومی حدود ۱۵ میلیارد دلار است، شاید معادل با مجموع بودجه برنامه‌های دولتی سایر کشورها.»

از سال ۲۰۲۲، چین بیش از هر کشور دیگری مقاله‌های علمی در زمینه کوانتوم منتشر کرده است. این تلاش‌ها توسط فیزیکدانی پیشرو به نام پان جیان‌وی هدایت شده و بخشی کلیدی از چهاردهمین برنامه پنج‌ ساله پکن است.

چین تصمیم گرفت شرکت‌های فناوری خود مانند بایدو و علی‌بابا را از توسعه تحقیقات مستقل کوانتومی بازدارد و به جای آن، افراد و زیرساخت‌ها را در یک نهاد دولتی متمرکز کند. چین می‌کوشد در حوزه ارتباطات و ماهواره‌های کوانتومی برتری یابد.

سال گذشته، پان جیان‌وی با استفاده از فناوری مشابه اما رویکردی متفاوت از ویلو، کامپیوتر کوانتومی زوچونگ‌ژی ۳٫۰ را ساخت و آزمایش کرد و مدعی شد که به نتایجی مشابه رسیده است. در پاییز، این سیستم برای استفاده تجاری در دسترس قرار گرفت. همه این‌ها کمی شبیه پروژه مَنهَتَن در جنگ جهانی دوم برای ساخت نخستین سلاح‌های هسته‌ای، یا رقابت فضایی در قرن بیست و یکم به نظر می‌رسد.

بریتانیا یکی از کانون‌های علمی پژوهش‌های کوانتومی است. نخستین پژوهش‌های مرتبط با کیوبیت‌های ابررسانا را یک دانشمند بریتانیایی انجام داد. در این کشور ده‌ها شرکت و تحقیقات پیشرفته وجود دارد. دولت بریتانیا هم قصد دارد به زودی سرمایه‌گذاری بیشتری در این حوزه انجام دهد. این حوزه برای اقتصاد، برای کاربردهای نظامی و برای ژئوپولیتیک حیاتی است و این کشور امیدوار است به سومین قدرت در این حوزه تبدیل شود.»

در آزمایشگاه ویلو، پرسش‌هایی حتی بنیادی‌تر پیش کشیده می‌شود. پارسال هارت‌موت نون مطرح کرد که سرعت بی‌سابقۀ ویلو می‌تواند برخی برداشت‌ها درباره وجود چندجهانی (مولتی ورس) را تقویت کند. به‌طور خلاصه، این سرعت شاید با این توضیح قابل درک باشد که ویلو برای توان محاسباتی‌اش به جهان‌های موازی دسترسی پیدا کرده است. البته همه دانشمندان این دیدگاه را نپذیرفتند.

هارت‌موت نون می‌گوید «هنوز هم بحث داغی جریان دارد. همان‌طور که در بازدید از آزمایشگاه دیدید، دلیل قدرت خارق‌العاده رایانه‌های کوانتومی این است که در یک چرخه زمانی می‌توانند هم‌زمان به دو به توان ۱۰۵ ترکیب، دسترسی پیدا کنند. این باعث می‌شود بپرسید این چیزهای مختلف کجا هستند؟… نسخه‌ای از مکانیک کوانتومی هست که باید درباره‌اش فکر کرد. یعنی فرمول‌بندی چند جهانی، جهان‌های موازی یا واقعیت موازی.»

هارت‌موت نون با احتیاط می‌گوید ویلو این را ثابت نکرده، اما «نشانه‌ای است که باید این ایده را جدی گرفت.»

این نقطه پیشروی مرزهای جهان، فناوری و رشد است؛ و دولت بریتانیا به‌زودی صدها میلیون دلار صرف خواهد کرد تا خود را به ویلو و چین برساند. این امری علمی-تخیلی به‌نظر می‌رسد؛ اما با شتاب دارد به یک واقعیت اقتصادی تبدیل می‌شود.