غول‌های تکنولوژی مثل گوگل و IBM به این باور رسیدن که ساخت اولین کامپیوتر کوانتومی کاربردی خیلی نزدیکه و دارن برای رسیدن به سیستم‌های کوانتومی کامل تا سال ۲۰۳۰ تلاششون رو بیشتر میکنن. این شرکت‌ها ادعا میکنن به پیشرفت‌های مهمی رسیدن و این موضوع در کنار پیشرفت‌های فنی اخیر، اعتماد به نفس این صنعت رو بالا برده.
خلاصه
- غول‌های تکنولوژی مثل گوگل و IBM میگن ساخت کامپیوترهای کوانتومی کاربردی خیلی نزدیکه و تا سال ۲۰۳۰ میخوان سیستم‌های کامل رو آماده کنن.
- مهم‌ترین چالش‌ها شامل ناپایداری کیوبیت‌ها و نیاز به روش‌های پیشرفته تصحیح خطاست که شرکت‌ها روی اونها کار میکنن.
- این فناوری داره از فاز تحقیقاتی به سمت تجاری شدن میره و به فضاهای فیزیکی خاص و دیتاسنترهای تخصصی خودش نیاز پیدا کرده.
- پیش‌بینی میشه سرمایه‌گذاری تو محاسبات کوانتومی تا سال ۲۰۳۰ به ۲۰ میلیارد دلار و درآمدش تا ۲۰۳۵ به ۱۰۰ میلیارد دلار برسه.
- شهرهایی مثل شیکاگو در آمریکا به خاطر نزدیکی به دانشگاه‌ها و حمایت دولتی دارن تبدیل میشن به مراکز توسعه و ساخت این مراکز کوانتومی.
- برخلاف دیتاسنترهای معمولی، مراکز کوانتومی به محافظت الکترومغناطیسی شدید برای جلوگیری از نویز نیاز دارن.
هدف‌گذاری برای سال ۲۰۳۰: رقابت IBM و گوگل
شرکت IBM توی ماه ژوئن از یک طرح کامل برای سیستم کوانتومی رونمایی کرد. این طرح یک مسیر روشن‌تر برای ساخت ماشینی رو نشون میده که بتونه قبل از سال ۲۰۳۰ در کارهای پیچیده‌ای مثل شبیه‌سازی مواد و مدل‌سازی هوش مصنوعی، از کامپیوترهای کلاسیک بهتر عمل کنه. در همین حین، گوگل هم تایید کرده که یکی از موانع فنی اصلی خودش رو حل کرده. به گفته جولین کلی از گوگل، چالش‌های باقی‌مونده «قابل حل» هستن و این شرکت قصد داره تا پایان این دهه یک سیستم کوانتومی کامل ارائه بده.
با این حال، بزرگ کردن مقیاس سیستم‌های کوانتومی هنوز یک چالش بزرگه، مخصوصا به خاطر ناپایداری کیوبیت‌ها. کیوبیت‌ها فقط برای کسری از ثانیه میتونن حالت مفید خودشون رو حفظ کنن. برای مثال، تراشه «کندور» (Condor) شرکت IBM با ۴۳۳ کیوبیت، مشکلاتی در زمینه تداخل داشت که عملکرد سیستم رو پیچیده میکرد. IBM از اون موقع برای کاهش این تداخل‌ها، از یک نوع کوپلر یا جفت‌کننده متفاوت استفاده کرده و همچنان در حال بهتر کردن طراحیشه.
گوگل هم برای خودش اهداف بزرگی در زمینه کاهش هزینه‌ها تعیین کرده. این شرکت میخواد قیمت قطعات رو ده برابر کمتر کنه تا بتونه یک سیستم کوانتومی کامل رو با هزینه یک میلیارد دلار بسازه و روی اهمیت بالای تصحیح خطا برای قابل اعتماد بودن کامپیوترهای کوانتومی بزرگ تاکید میکنه.
روش‌های مختلف برای یک مشکل: تصحیح خطا
شرکت‌ها روی روش‌های مختلفی برای تصحیح خطا کار میکنن. IBM در حال بررسی کدهایی به اسم «کدهای بررسی پاریته با چگالی کم» هست و ادعا میکنه این روش نسبت به روش «کد سطحی» گوگل، به ۹۰ درصد کیوبیت کمتر نیاز داره. با اینکه IBM میگه روشش کارامدتره، کارشناسانی مثل مارک هوروات از شرکت کوانتینیوم (Quantinuum) معتقدن که این طراحی هنوز نظریه و باید در مقیاس بزرگ ثابت بشه. از طرف دیگه، گوگل نشون داده که با بزرگ‌تر شدن سیستم‌هاش، عملکرد تصحیح خطا هم بهتر میشه. جولین کلی هشدار میده که اگه این مرحله نادیده گرفته بشه، نتیجه یک «ماشین خیلی گرون قیمت خواهد بود که فقط نویز تولید میکنه».
بازیگران دیگر و نقش دولت‌ها
شرکت‌های دیگه‌ای مثل آمازون و کوانتینیوم هم دارن روی طراحی‌های جدید کیوبیت و فناوری‌های تجربی مثل حالت‌های عجیب و غریب ماده سرمایه‌گذاری میکنن. این در حالیه که IBM و گوگل همچنان دارن سیستم‌های مبتنی بر کیوبیت ابررسانای خودشون رو بهتر میکنن. اسکار پینتر از آمازون با احتیاط بیشتری به موضوع نگاه میکنه و میگه که با توجه به مقیاس مورد نیاز برای عملکرد واقعی، ممکنه فاز صنعتی محاسبات کوانتومی ۱۵ تا ۳۰ سال طول بکشه. کیوبیت‌های ابررسانا با وجود پیشرفت خوب، کنترل سختی دارن و جایگزین‌هایی مثل یون‌های به دام افتاده و فوتون‌ها پایدارترن اما بزرگ کردن مقیاسشون سخته.
سرمایه‌گذاری‌های دولتی هم دارن مسیر توسعه محاسبات کوانتومی رو شکل میدن. سازمان‌هایی مثل دارپا (Darpa) در حال بررسی سریع‌ترین راه‌ها برای رسیدن به سیستم‌های کاربردی هستن و تحلیلگرا میگن که سرمایه‌گذاری عمومی میتونه در نهایت میدون رقابت رو به چند شرکت پیشرو محدود کنه.
انقلاب املاک و مستغلات: کامپیوترهای کوانتومی به خانه نیاز دارند
همون‌طور که هوش مصنوعی بخش دیتاسنترها رو به یک معدن طلا تبدیل کرد، محاسبات کوانتومی هم داره انقلاب خودش رو در حوزه املاک و مستغلات شروع میکنه. محاسبات کوانتومی از مکانیک کوانتوم برای حل مسائلی استفاده میکنه که از توان قدرتمندترین کامپیوترهای کلاسیک خارجه. تا الان، این ابرکامپیوترها بیشتر توی مراکز دانشگاهی یا دولتی بودن چون کاربردهای عملی محدودی داشتن و به همین دلیل هم سرمایه‌گذاری روی اونها حدود یک دهه از هوش مصنوعی عقب‌تر بوده.
اما حالا محاسبات کوانتومی به سرعت در حال پیشرفته و داره از نظر تجاری به صرفه میشه. در نتیجه، به فضای فیزیکی و املاک مخصوص خودش نیاز پیدا کرده. یک گزارش جدید از شرکت JLL میگه که پیامدهای مهمی در حوزه املاک و مستغلات «در راهه».
اندرو بتسون، مدیر تحقیقات دیتاسنتر در JLL، میگه: «یک نقطه زمانی مشخص وجود خواهد داشت که ما به تجاری‌سازی این فناوری میرسیم، یعنی زمانی که کاربرد تجاری پیدا میکنه، و در اون نقطه ما شاهد یک رشد قابل توجه مثل چیزی که در هوش مصنوعی دیدیم خواهیم بود». به گفته تحلیلگرا، این نقطه ممکنه فقط پنج سال با ما فاصله داشته باشه.
سرمایه‌گذاری و درامدهای پیش‌بینی شده
بر اساس گزارش JLL که به تحقیقات مک‌کینزی و پیچ‌بوک اشاره کرده، سال گذشته شرکت‌های کوانتومی کمتر از ۷۵۰ میلیون دلار درامد داشتن و استارتاپ‌های فعال در این حوزه حدود ۲ میلیارد دلار سرمایه جذب کردن. با پیشرفت‌های سریعی که فقط در سال گذشته اتفاق افتاده، پیش‌بینی‌ها نشون میده که سرمایه‌گذاری در محاسبات کوانتومی تا سال ۲۰۳۰ میتونه به ۲۰ میلیارد دلار برسه و تا سال ۲۰۳۵ درامدی معادل ۱۰۰ میلیارد دلار ایجاد کنه. این گزارش اضافه میکنه: «یک پیشرفت بزرگ و رسیدن به برتری کوانتومی در حدود سال ۲۰۳۰ میتونه باعث سرمایه‌گذاری ۵۰ میلیارد دلاری بشه، شبیه تاثیری که ChatGPT روی سرمایه‌گذاری در هوش مصنوعی داشت».
شرکت‌هایی مثل مایکروسافت، IBM، گوگل و آمازون همگی در حال سرمایه‌گذاری و دستیابی به موفقیت‌های جدید در این حوزه هستن. ساتیا نادلا، مدیرعامل مایکروسافت، در گزارش درامدهای شرکتش گفت: «شتاب‌دهنده بزرگ بعدی در فضای ابری، کوانتوم خواهد بود و من از پیشرفتمون هیجان‌زده هستم».
مکان‌یابی برای مراکز کوانتومی
کاربردهای عملی این فناوری تازه داره شناخته میشه. اندرو بتسون میگه: «به داروسازی، کشاورزی و بعد علوم مواد فکر کنید که تقریبا همه انواع تولید رو در بر میگیره. علاوه بر این، خدمات مالی. اگه به رمزنگاری فکر کنیم، کوانتوم هم یک فرصت بزرگه و هم یک تهدید».
از اونجایی که بیشتر محاسبات کوانتومی الان توی موسسات دانشگاهی یا دولتی انجام میشه، منطقیه که بیشتر ساخت‌وسازهای تجاری جدید هم در همین مناطق متمرکز بشن. به گفته کارشناسای JLL، این صنعت نوپا به دسترسی به دانشگاهیان، زیرساخت، نیروی کار تحصیل‌کرده، حمایت دولت، سرمایه‌گذاری خصوصی و حمایت‌های مشترک دولتی-خصوصی نیاز داره.
۲۰ بازار برتر کوانتومی جهان امروز نزدیک مراکز تحقیقاتی ملی و دانشگاه‌ها شکل گرفتن. در آمریکا، این مناطق شامل شیکاگو، بوستون، نیو هیون در کانتیکت، بخش‌هایی از کلرادو و مریلند و کالیفرنیای جنوبی میشه.
یک مثال خوب، شرکت پسای‌کوانتوم (PsiQuantum) از سیلیکون ولی هست که یک مجموعه کارخانه فولاد در شیکاگو رو برای ساخت مرکز جدیدش انتخاب کرده؛ پروژه‌ای که عمدتا توسط ایالت ایلینوی تامین مالی شده. «پارک کوانتوم و میکروالکترونیک ایلینوی» که توسط شرکت «ریلیتِد میدوست» (Related Midwest) ساخته میشه، قراره ۱۲۸ هکتار، یعنی حدود ۵.۶ میلیون فوت مربع، وسعت داشته باشه. بتسون، شیکاگو رو «نمونه بارز» توسعه املاک خصوصی حول محاسبات کوانتومی میدونه اما اشاره میکنه که در کل، توسعه خصوصی در آمریکا هنوز کمتر از ۲۰ درصد بازار رو تشکیل میده.
تفاوت با دیتاسنترهای امروزی
حداقل در حال حاضر، کامپیوترهای کوانتومی نمیتونن در دیتاسنترهای سنتی که میزبان هوش مصنوعی و فضای ابری هستن، قرار بگیرن. دلیلش اینه که رک‌ها و شکل فیزیکی یک کامپیوتر کوانتومی متفاوته. این کامپیوترها همچنین به محافظ الکترومغناطیسی نیاز دارن تا از چیزی که بهش «نویز» گفته میشه، جلوگیری کنن. نویز در اینجا به هرگونه اختلال خارجی، چه الکتریکی، چه مغناطیسی، چه لرزشی و چه صوتی، اشاره داره.
بتسون میگه: «سوال اصلی که مشتری‌ها از من میپرسن اینه که ایا این فناوری دیتاسنترهای موجود رو از رده خارج میکنه؟ و جواب نه هست. محاسبات کوانتومی به زیرساخت دیتاسنترهای موجود اضافه میشه». به گفته او، این فرایند هم شامل بازسازی ساختمان‌های موجود و هم ساخت‌وسازهای کاملا جدیده.
بر اساس گزارش JLL، دو مسیر احتمالی برای املاک و مستغلات کوانتومی وجود داره. اول اینکه در همین مراکز تخصصی امروزی متمرکز بمونه. دوم اینکه به سمت دیتاسنترها حرکت کنه تا از زیرساخت‌های ابری مورد نیاز برای آینده محاسبات کوانتومی استفاده کنه و با هوش مصنوعی ادغام بشه تا هر دو کارامدتر بشن. بتسون در پایان میگه: «ما در دوره اموزش و نظارت بر توسعه این فناوری هستیم. ما فقط منتظریم ببینیم این فناوری کجا هست، چی هست و چطور اتفاق میافته».
دیدگاهتان را بنویسید