خلاصه
رایانش کوانتومی از کیوبیتها، برهم‌نهی، درهم‌تنیدگی و تداخل استفاده می‌کند تا به سراغ مسائل خاصی برود که رایانههای کلاسیک از پس آن‌ها به‌خوبی برنمی‌آیند [1]. این فناوری جایگزینی سریع‌تر برای رایانههای معمولی نیست و رایانههای معمولی همچنان برای بیشتر کارها بهترین گزینه‌اند [1]. تا ۳ نوامبر ۲۰۲۶ سخت‌افزار آن هنوز آزمایشی است و NIST پیش‌تر استانداردهای رمزنگاری‌ای را منتشر کرده است که برای مقاومت در برابر حملههای کوانتومی آینده طراحی شدهاند [5].
نکته‌های کلیدی
- یک کیوبیت میتواند ترکیبی وزندار از ۰ و ۱ را در خود نگه دارد و این تداخل است که پاسخ‌های درست را تقویت و پاسخ‌های نادرست را خنثی می‌کند [1].
- انتظار می‌رود رایانههای کلاسیک برای بیشتر انواع کارها همچنان بهترین راه‌حل باقی بمانند [1].
- تراشهٔ ۱۰۵ کیوبیتی Willow گوگل با هر بار بزرگ شدن شبکهٔ رمزگذاری‌شده‌اش از 3x3 به 5x5 و سپس 7x7، نرخ خطای خود را نصف کرد [2].
- شتاب‌های چشمگیری که تاکنون اعلام شده در کارهای محدودی بوده است؛ گوگل میگوید نمونه‌برداری از مدارهای تصادفی هیچ کاربرد تجاری عملی شناخته‌شده‌ای ندارد [2].
- برآوردی در سال ۲۰۲۵ نشان می‌دهد شکستن RSA-2048، با فرض‌های مشخص، به کمتر از یک میلیون کیوبیت پرنویز نیاز دارد که کمتر از یک هفته کار کنند [8].
- NIST در ۱۳ اوت ۲۰۲۴ سه استاندارد رمزنگاری پساکوانتومی منتشر کرد و از سازمانها میخواهد همین حالا گذار را آغاز کنند [5].
- مرکز ملی امنیت سایبری بریتانیا (NCSC) از سازمانها میخواهد مهاجرت به رمزنگاری پساکوانتومی را تا ۲۰۳۵ به پایان برسانند [7].
در این صفحه ۱۲ بخش
- رایانش کوانتومی چیست؟
- رایانهٔ کوانتومی در عمل چگونه کار می‌کند؟
- رایانههای کوانتومی چه کارهایی میتوانند و چه کارهایی نمی‌توانند انجام دهند؟
- آیا رایانههای کوانتومی رمزنگاری امروز را خواهند شکست؟
- رایانش کوانتومی در ۲۰۲۶ تا کجا پیش رفته است؟
- با کدام ادعاهای مربوط به رایانش کوانتومی باید محتاط بود؟
- مزایا و محدودیت‌های رایانش کوانتومی چیست؟
- در ادامه چه اتفاقی می‌افتد؟
- اشتباه‌های رایج
- پرسش‌های پرتکرار
- واژه‌نامه
- منابع
رایانش کوانتومی چیست؟
رایانش کوانتومی شاخه‌ای از علوم و مهندسی رایانه است که برای پردازش اطلاعات از قوانین مکانیک کوانتومی بهره می‌گیرد و مسائلی را هدف می‌گیرد که رایانههای کلاسیک نمی‌توانند حل کنند یا نمی‌توانند به‌قدر کافی سریع حل کنند [1]. این فناوری به‌جای بیت‌های معمولی از کیوبیتها (بیت‌های کوانتومی)، یعنی واحد پایهٔ اطلاعات کوانتومی، استفاده می‌کند [1].
به تعبیر خلاصهٔ IBM، چهار مفهوم تفاوت آن را با رایانش معمولی توضیح می‌دهد [1]:
- برهم‌نهی (Superposition): یک کیوبیت میتواند به‌جای فقط یکی از حالت‌های ۰ و ۱، ترکیبی از هر دو را در خود نگه دارد و گروهی از کیوبیتها میتوانند ترکیبی از پیکربندی‌های فراوان را هم‌زمان بازنمایی کنند [1].
- درهم‌تنیدگی (Entanglement): کیوبیتها میتوانند چنان به هم پیوند بخورند که حالتهایشان همبسته باشد؛ اندازهگیری یکی، چیزی دربارهٔ دیگران به شما میگوید [1].
- تداخل (Interference): نتایج ممکن مانند موج‌هایی رفتار می‌کنند که میتوانند یکدیگر را تقویت یا خنثی کنند. الگوریتم کوانتومی چنان طراحی می‌شود که پاسخ‌های نادرست خنثی شوند و پاسخ درست تقویت شود [1].
- واهمدوسی (Decoherence): اختلال ناشی از اندازهگیری یا محیط، حالت کوانتومی را به حالتی معمولی فرو می‌پاشاند؛ بنابراین رایانههای کوانتومی باید آن را به حداقل برسانند [1].
تا ۳ نوامبر ۲۰۲۶ این حوزه هنوز در حال توسعه است. IBM میگوید نخستین بار در سال ۲۰۲۳ «سودمندی کوانتومی» (quantum utility)، یعنی نتایج قابل اتکا در مسائلی فراتر از شبیه‌سازی کلاسیک به روش جست‌وجوی کامل (brute-force)، را نشان داده است [1]. IBM برتری کوانتومی (quantum advantage) را راه‌حلی بهتر، سریع‌تر یا ارزان‌تر از همهٔ روشهای کلاسیک شناخته‌شده تعریف می‌کند و میگوید انتظار دارد نخستین نمونه‌های چنین برتری‌ای تا اواخر ۲۰۲۶ پدید آید [1].
رایانهٔ کوانتومی در عمل چگونه کار می‌کند؟
یک برداشت نادرست رایج این است که رایانهٔ کوانتومی صرفاً همهٔ پاسخ‌ها را هم‌زمان امتحان می‌کند و بهترین را برمی‌دارد. اندازهگیری، برهم‌نهی را به یک نتیجهٔ واحد فرو می‌پاشاند [1]؛ بنابراین این کار به‌تنهایی پاسخی تصادفی به دست می‌دهد. کار مفید از تداخل ناشی می‌شود: الگوریتمها محاسبه را چنان سامان می‌دهند که پیش از اندازهگیری کیوبیتها، احتمال نتایج درست افزایش یابد و نتایج نادرست یکدیگر را خنثی کنند [1]. IBM تداخل را موتور رایانش کوانتومی می‌نامد [1].
مسئلهٔ دشوار مهندسی، نویز است. کیوبیتها شکننده‌اند و واهمدوسی حالت کوانتومی را از بین می‌برد [1]. راه‌حلی که پژوهشگران دنبال می‌کنند تصحیح خطای کوانتومی است: رمزگذاری اطلاعات در آرایه‌هایی از کیوبیت‌های فیزیکی، به گونهای که خطاها سریع‌تر از آنکه محاسبه را خراب کنند تصحیح شوند [2]. گروهی از کیوبیتها که به‌خوبی تصحیح شده باشند، مانند یک کیوبیت منطقی قابل اتکاتر رفتار می‌کنند [2].
تراشهٔ Willow گوگل چه چیزی را نشان داد؟
گوگل در ۹ دسامبر ۲۰۲۴ از Willow، تراشه‌ای ۱۰۵ کیوبیتی، رونمایی کرد. با بزرگتر شدن شبکهٔ رمزگذاری‌شدهٔ کیوبیتها از 3x3 به 5x5 و سپس 7x7، گوگل در هر مرحله نرخ خطا را نصف کرد؛ کاهشی نمایی که در این حوزه «زیر آستانه» (below threshold) نامیده می‌شود [2]. اهمیت این نتیجه در آن است که نشان داد استفاده از کیوبیت‌های بیشتر به‌جای افزودن به خطاها، آن‌ها را کاهش می‌دهد و آرایه‌های کیوبیت از تک‌تک کیوبیت‌های فیزیکی عمر بیشتری داشتند؛ گوگل آن را قانع‌کننده‌ترین نمونهٔ اولیهٔ یک کیوبیت منطقی مقیاس‌پذیر خواند که تاکنون ساخته شده است [2].
ماشینهای بزرگ به ازای هر کیوبیت منطقی به کیوبیت‌های فیزیکی فراوانی نیاز خواهند داشت. برای مثال، نقشهٔ راه IBM سامانه‌ای آینده به نام Starling را توصیف می‌کند که ۲۰۰ کیوبیت منطقی را اجرا می‌کند [4]، در حالی که خود Willow در مجموع ۱۰۵ کیوبیت دارد [2].
رایانههای کوانتومی چه کارهایی میتوانند و چه کارهایی نمی‌توانند انجام دهند؟
رایانههای کوانتومی جایگزین همه‌منظورهٔ لپ‌تاپ، گوشی یا سرورهای مراکز داده نیستند. IBM میگوید انتظار می‌رود رایانههای کلاسیک برای بیشتر انواع کارها بهترین راه‌حل باقی بمانند و رایانش کوانتومی برای همهٔ مسائل، یا حتی بیشتر آن‌ها، ایدئال نیست [1]. IBM در عوض آینده‌ای را توصیف می‌کند که در آن ابررایانه‌های کلاسیک برای حل مسائل از مدارهای کوانتومی کمک می‌گیرند [1].
مسائلی که امیدوارکننده به نظر می‌رسند ساختاری مشترک دارند که مکانیک کوانتومی به طور طبیعی از عهدهٔ آن برمی‌آید. IBM بر شبیه‌سازی سامانههای فیزیکی مانند مولکول‌ها و مواد تأکید می‌کند و به همین دلیل شیمی و علم مواد توجه زیادی جلب کرده‌اند [1]. شناخته‌شده‌ترین الگوریتم قدیمی‌تر است: پیتر شور (Peter Shor) در سال ۱۹۹۴ نشان داد که رایانهٔ کوانتومی چگونه میتواند اعداد صحیح بزرگ را تجزیه کند؛ IBM یادآوری می‌کند که این کار به طور بالقوه می‌توانست پیشرفته‌ترین سامانههای رمزنگاری آن زمان را بشکند [1].
تیترهای مربوط به شتاب را چگونه باید خواند؟
گوگل گفت Willow یک کار نمونه‌برداری از مدارهای تصادفی را در کمتر از پنج دقیقه به پایان رساند که به برآورد گوگل برای ابررایانهٔ Frontier ۱۰ سپتیلیون سال طول می‌کشید، اما گوگل همچنین میگوید این محک هیچ کاربرد تجاری عملی شناخته‌شده‌ای ندارد [2]. گوگل در اکتبر ۲۰۲۵ گزارش داد که الگوریتم Quantum Echoes آن روی Willow ۱۳٬۰۰۰ برابر سریع‌تر از بهترین الگوریتم کلاسیک روی یکی از سریع‌ترین ابررایانه‌های جهان اجرا شد و آن را «نخستین برتری کوانتومی قابل راستی‌آزمایی» نامید؛ قابل راستی‌آزمایی از آن رو که نتیجه را می‌توان روی رایانهٔ کوانتومی دیگری با کیفیت مشابه تکرار و مقایسه کرد [3]. کاربرد مولکولی آن که با همکاری UC Berkeley روی مولکول‌هایی با ۱۵ و ۲۸ اتم اجرا شد، آزمایشی برای اثبات اصل (proof-of-principle) بود [3]. هر یک از این ادعاها یک کار را با یک رویکرد کلاسیک مقایسه می‌کند؛ هیچ‌کدام شتابی عمومی نیست.
آیا رایانههای کوانتومی رمزنگاری امروز را خواهند شکست؟
امروز نه، اما این خطر جدی گرفته می‌شود. ماشینی که به‌قدر کافی بزرگ و قابل اتکا باشد تا به رمزنگاری کلید عمومی کنونی حمله کند، رایانهٔ کوانتومی مرتبط با رمزنگاری (CRQC) نامیده می‌شود [6]. مرکز ملی امنیت سایبری بریتانیا (NCSC) میگوید بیشتر الگوریتمهای سنتی کلید عمومی، از جمله RSA و طرح‌های مبتنی بر لگاریتم گسسته مانند ECDH، ECDSA و EdDSA، در برابر چنین ماشینی آسیبپذیر خواهند بود [6]. رمزنگاری متقارن متفاوت است: NCSC میگوید این نوع رمزنگاری به طور چشمگیری تحت تأثیر قرار نمی‌گیرد و الگوریتم‌هایی مانند AES با کلیدهای دست‌کم ۱۲۸ بیتی را می‌توان همچنان به کار برد [6].
چنین ماشینی چقدر بزرگ خواهد بود؟
پژوهشگری به نام Craig Gidney در یک پیش‌انتشار (preprint) در مه ۲۰۲۵ (که مقاله‌ای داوری‌شده نیست) برآورد کرد که یک کلید RSA ۲۰۴۸ بیتی را می‌توان با رایانه‌ای کوانتومی با کمتر از یک میلیون کیوبیت پرنویز در کمتر از یک هفته تجزیه کرد؛ برآورد پیشین او در سال ۲۰۱۹ (با Ekerå)، ۲۰ میلیون کیوبیت پرنویز بود که هشت ساعت کار کنند [8]. این برآورد نرخ خطای گیت ۰٫۱ درصد، چرخهٔ تصحیح خطای ۱ میکروثانیه‌ای و زمان واکنش کنترلی ۱۰ میکروثانیه‌ای را فرض می‌کند [8]. برای مقایسه، Willow ۱۰۵ کیوبیت دارد [2]. این برآورد سطح لازم را پایین‌تر می‌آورد، اما به این معنا نیست که چنین ماشینی وجود دارد.
چرا باید پیش از ساخته شدن این ماشین اقدام کرد؟
NCSC هشدار می‌دهد که مهاجم میتواند داده‌های رمزگذاریشده را امروز جمع‌آوری و ذخیره کند و در آینده رمزگشایی کند [6]. به همین دلیل NIST در ۱۳ اوت ۲۰۲۴ نخستین سه استاندارد نهایی پساکوانتومی خود را منتشر کرد و مدیران سامانه‌ها را تشویق کرد هرچه زودتر گذار را آغاز کنند؛ NIST یادآوری می‌کند که برخی کارشناسان پیش‌بینی می‌کنند دستگاه کوانتومی رمزشکن ممکن است ظرف یک دهه پدید آید [5]. جدول زمانی NCSC از سازمانها میخواهد شناسایی و برنامهریزی را تا ۲۰۲۸ به پایان برسانند، مهاجرت‌های دارای بالاترین اولویت را تا ۲۰۳۱ تکمیل کنند و مهاجرت همهٔ سامانه‌ها را تا ۲۰۳۵ کامل کنند [7].
رایانش کوانتومی در ۲۰۲۶ تا کجا پیش رفته است؟
جدول زیر نقاط عطف تأییدشده را جدا از نقشههای راه شرکت‌ها فهرست می‌کند. نقشههای راه، برنامه‌اند و ممکن است به تعویق بیفتند.
IBM در ۱۰ ژوئن ۲۰۲۵ اعلام کرد که قصد دارد Starling، یک رایانهٔ کوانتومی بزرگ‌مقیاس و مقاوم در برابر خطا (fault-tolerant)، را تا ۲۰۲۹ در مرکز داده‌ای جدید در Poughkeepsie در ایالت نیویورک بسازد؛ سامانه‌ای که برای اجرای ۱۰۰ میلیون عملیات کوانتومی روی ۲۰۰ کیوبیت منطقی طراحی شده است. جانشین آن، Blue Jay، توانا به انجام ۱ میلیارد عملیات روی ۲٬۰۰۰ کیوبیت منطقی توصیف می‌شود [4]. گوگل میگوید هدف بعدیاش پس از Quantum Echoes، کیوبیت منطقی با عمر طولانی است؛ سومین نقطهٔ عطف در نقشهٔ راه آن [3].
متن توضیحی خود IBM که در آوریل ۲۰۲۶ به‌روز شده است، همچنان برتری کوانتومی بر همهٔ روشهای کلاسیک شناخته‌شده را یک هدف معرفی می‌کند: میگوید IBM انتظار دارد نخستین برتری‌های کوانتومی را تا اواخر ۲۰۲۶ محقق کند، به شرط آنکه جوامع رایانش کوانتومی و رایانش با کارایی بالا با هم همکاری کنند [1].
با کدام ادعاهای مربوط به رایانش کوانتومی باید محتاط بود؟
این حوزه به‌سرعت پیش می‌رود و بیانیه‌های مطبوعاتی ممکن است از شواهد داوری‌شده جلو بزنند. نمونهٔ روشن آن، بیانیهٔ مطبوعاتی مایکروسافت در ۲۰۲۵ دربارهٔ Majorana 1 است؛ تراشه‌ای که به گفتهٔ این شرکت هشت کیوبیت توپولوژیک داشت [9]. مقالهٔ همراه آن در Nature از ادعای وجود کیوبیت توپولوژیک خودداری کرد و تیم ویراستاری Nature در پروندهٔ داوری نوشت که نتایج، شاهدی بر وجود مُدهای صفر مایورانا در این دستگاه‌ها به شمار نمی‌آیند [9]. فیزیک‌دانی که مجلهٔ Physics انجمن فیزیک آمریکا از او نقل قول کرد، گفت مقاله هیچ اثباتی برای کیوبیت‌های توپولوژیک ندارد، در حالی که بیانیهٔ مطبوعاتی جور دیگری سخن می‌گفت [9].
هنگام خواندن هر اعلامیه‌ای، چند پرسش کمک می‌کند:
- آیا این کار مفید است؟ محک‌هایی مانند نمونه‌برداری از مدارهای تصادفی، سخت‌افزار را به نمایش می‌گذارند اما کاربرد تجاری عملی شناخته‌شده‌ای ندارند [2].
- با چه چیزی مقایسه شده است؟ شتاب در برابر بهترین الگوریتم کلاسیک روی یک ابررایانه [3]، محدودتر از پیشی گرفتن بر همهٔ روشهای کلاسیک شناخته‌شده، یعنی تعریف IBM از برتری، است [1].
- کیوبیت فیزیکی یا منطقی؟ تعداد کیوبیتها تا وقتی خطاها تصحیح نشوند معنای چندانی ندارد؛ مقیاس‌پذیری به کاهش نرخ خطا با بزرگتر شدن سامانه‌ها بستگی دارد [2].
- مقالهٔ داوری‌شده یا بیانیهٔ مطبوعاتی؟ بررسی کنید که آیا مقاله از تیتر پشتیبانی می‌کند [9].
مزایا و محدودیت‌های رایانش کوانتومی چیست؟
مزایای بالقوه
- مدل‌سازی مولکول‌ها، مواد و واکنش‌های شیمیایی، با کاربردهای احتمالی در کشف دارو و پژوهش‌های نیمه‌رسانا [1].
- ابزارهای اندازهگیری جدید؛ در آزمایش Quantum Echoes گوگل، نتایج با تشدید مغناطیسی هسته‌ای (NMR) سنتی مطابقت داشت و اطلاعاتی را آشکار کرد که NMR معمولاً فراهم نمی‌کند [3].
- حل برخی مسائل بسیار سریع‌تر از ماشینهای کلاسیک، هنگامی که سامانههای بزرگ و دارای تصحیح خطا پدید آیند [1][4].
محدودیت‌ها و خطرها
- دربارهٔ اینکه آیا برتری کوانتومی فرارسیده است، ادعاها متفاوت است: گوگل Quantum Echoes را برتری کوانتومی قابل راستی‌آزمایی توصیف کرد [3]، در حالی که متن توضیحی IBM که در آوریل ۲۰۲۶ به‌روز شده، همچنان برتری بر همهٔ روشهای کلاسیک شناخته‌شده را چیزی می‌داند که تا اواخر ۲۰۲۶ انتظار می‌رود [1].
- کیوبیتها شکننده‌اند و واهمدوسی و خطاها همچنان موانع اصلی‌اند [1][2].
- یک ماشین بزرگ در آینده رمزنگاری کلید عمومی پرکاربرد را تهدید خواهد کرد [6]؛ به همین دلیل مهاجرت به استانداردهای جدید آغاز شده است [5][7].
- خطر بزرگ‌نمایی: اعلامیه‌ها ممکن است بیش از آنچه شواهد نشان می‌دهند ادعا کنند [9].
در ادامه چه اتفاقی می‌افتد؟
سه تاریخ ارزش پیگیری دارد. نخست، اینکه آیا نخستین برتری‌های کوانتومیِ تأییدشده به طور مستقل، همان‌طور که IBM انتظار دارد، تا پایان ۲۰۲۶ پدید می‌آیند [1]. دوم، هدف IBM برای ساخت سامانهٔ مقاوم در برابر خطای Starling تا ۲۰۲۹ [4]، در کنار تلاش گوگل برای کیوبیت منطقی با عمر طولانی [3]. سوم، مهلت‌های مهاجرت امنیتی: نقاط عطف ۲۰۲۸، ۲۰۳۱ و ۲۰۳۵ در برنامهٔ NCSC [7] و ادامهٔ پذیرش استانداردهای NIST [5].
برای یک مبتدی، دیدگاه متوازن این است: رایانش کوانتومی فیزیک واقعی و مهندسی واقعی با پیشرفتی پیوسته و قابل اندازهگیری است [2]، اما ماشینهای بزرگ‌مقیاس و سودمند هنوز از راه نرسیده‌اند و رایانههای معمولی همچنان تقریباً همهٔ کارهایی را که مردم با رایانه انجام می‌دهند بر عهده خواهند داشت [1].
| باور رایج | آنچه شواهد می‌گویند |
|---|---|
| رایانههای کوانتومی جایگزین رایانههای معمولی خواهند شد | انتظار می‌رود رایانههای کلاسیک برای بیشتر کارها بهترین گزینه باقی بمانند [1] |
| همهٔ پاسخ‌ها را هم‌زمان امتحان می‌کنند | اندازهگیری یک نتیجه به دست می‌دهد؛ تداخل پاسخ‌های درست را تقویت می‌کند [1] |
| برتری مطلق کوانتومی (quantum supremacy) یعنی نتایج سودمند | نمونه‌برداری از مدارهای تصادفی کاربرد تجاری عملی شناخته‌شده‌ای ندارد [2] |
| برتری کوانتومی هم‌اکنون اثبات شده است | بسته به تعریف، محل اختلاف است: گوگل در یک کار مدعی برتری قابل راستی‌آزمایی است [3]؛ IBM همچنان نخستین برتری‌ها بر همهٔ روشهای کلاسیک شناخته‌شده را تا اواخر ۲۰۲۶ انتظار دارد [1] |
| رمزنگاری هم‌اکنون شکسته شده است | برآوردی در ۲۰۲۵ برای RSA-2048 به کمتر از ۱ میلیون کیوبیت پرنویز نیاز دارد [8]؛ Willow ۱۰۵ کیوبیت دارد [2] |
| همهٔ انواع رمزنگاری در خطرند | طرح‌های کلید عمومی در خطرند؛ AES با کلیدهای ۱۲۸ بیتی یا بلندتر را می‌توان همچنان به کار برد [6] |
اشتباه‌های رایج
این تصور که رایانهٔ کوانتومی صرفاً رایانهٔ شخصی بسیار سریع‌تری است
راه درست: IBM میگوید انتظار می‌رود رایانههای کلاسیک برای بیشتر کارها بهترین راه‌حل باقی بمانند؛ ماشینهای کوانتومی انواع خاصی از مسائل را هدف می‌گیرند [1].
برداشت برتری عمومی از تیتر یک شتاب
راه درست: کار و مبنای مقایسه را بررسی کنید. محک Willow هیچ کاربرد عملی شناخته‌شده‌ای ندارد [2] و Quantum Echoes با یک الگوریتم کلاسیک مقایسه شد [3].
مقایسهٔ تعداد کیوبیتها بدون پرسش دربارهٔ خطاها
راه درست: آنچه برای مقیاس‌پذیری اهمیت دارد این است که آیا خطاها با بزرگتر شدن سامانه کاهش مییابند، همان‌طور که Willow در حالت زیر آستانه نشان داد [2]، و اینکه سامانه چند کیوبیت منطقی ارائه می‌کند [4].
این تصور که رمزنگاری یا هم‌اکنون شکسته شده یا برای همیشه امن است
راه درست: هیچ‌کدام. CRQC هنوز وجود ندارد، اما داده‌های ذخیره‌شده ممکن است بعدها رمزگشایی شوند [6]؛ سازمانها باید مهاجرت به استانداردهای NIST را برنامهریزی کنند [5][7].
اعتماد به بیانیه‌های مطبوعاتی به‌جای مقاله‌ها
راه درست: بیانیهٔ مطبوعاتی مایکروسافت دربارهٔ Majorana 1 بیش از مقالهٔ آن در Nature ادعا کرد و ویراستاران این مجله یادداشتی هشداردهنده افزودند [9]. به دنبال شواهد داوری‌شده باشید.
پرسش‌های پرتکرار
کیوبیت به زبان ساده چیست؟
کیوبیت نسخهٔ کوانتومی بیت است. برخلاف بیت، تا پیش از اندازهگیری میتواند ترکیبی وزندار از ۰ و ۱ را در خود نگه دارد و کیوبیتها میتوانند درهمتنیده شوند، به گونهای که حالتهایشان همبسته باشد [1].
آیا میتوانم رایانهٔ کوانتومی بخرم یا در خانه از آن استفاده کنم؟
رایانههای کوانتومی هنوز سامانههای پژوهشی آزمایشیاند [1]؛ برای مثال Willow ۱۰۵ کیوبیت دارد [2] و ماشین مقاوم در برابر خطای Starling که IBM برنامهریزی کرده است، قرار است تا ۲۰۲۹ در یک مرکز داده راهاندازی شود [4]. اینها دستگاههای مصرفی نیستند.
آیا رایانههای کوانتومی بیتکوین یا رمزنگاری بانک من را خواهند شکست؟
با ماشینهای امروزی نه. روشهای کلید عمومی که امروز به طور گسترده به کار میروند در برابر یک CRQC آینده آسیبپذیر خواهند بود [6] و برآوردی در ۲۰۲۵ میگوید RSA-2048 به کمتر از یک میلیون کیوبیت پرنویز نیاز دارد [8]. استانداردهای ۲۰۲۴ NIST بهعنوان جایگزین طراحی شدهاند [5]. این مطلب اطلاعات عمومی است، نه توصیهٔ امنیتی یا مالی.
تفاوت سودمندی کوانتومی و برتری کوانتومی چیست؟
IBM «سودمندی» را برای نتایج قابل اتکا در مسائلی فراتر از شبیه‌سازی کلاسیک به روش جست‌وجوی کامل به کار می‌برد که نخستین بار در ۲۰۲۳ نشان داده شد، و «برتری» را برای راه‌حلی بهتر، سریع‌تر یا ارزان‌تر از همهٔ روشهای کلاسیک شناخته‌شده که انتظار دارد تا اواخر ۲۰۲۶ محقق شود [1].
واژه‌نامه
- کیوبیت (Qubit)
- واحد پایهٔ اطلاعات کوانتومی که میتواند ترکیبی از ۰ و ۱ را در خود نگه دارد [1].
- برهم‌نهی (Superposition)
- توانایی کیوبیت در بازنمایی ترکیبی وزندار از حالت‌ها تا پیش از اندازهگیری [1].
- درهم‌تنیدگی (Entanglement)
- پیوندی میان کیوبیتها که حالتهایشان را همبسته می‌کند [1].
- واهمدوسی (Decoherence)
- از دست رفتن رفتار کوانتومی بر اثر اندازهگیری یا محیط [1].
- کیوبیت منطقی (Logical qubit)
- کیوبیتی قابل اتکاتر که با تصحیح خطا از کیوبیت‌های فیزیکی فراوان ساخته می‌شود؛ Starling از IBM ۲۰۰ کیوبیت منطقی را هدف گرفته است [4].
- CRQC
- رایانهٔ کوانتومی مرتبط با رمزنگاری (Cryptographically relevant quantum computer): رایانه‌ای که بتواند الگوریتمهای کلید عمومی امروز را بشکند [6].
- رمزنگاری پساکوانتومی (PQC)
- الگوریتم‌هایی که برای امن ماندن در برابر حملههای کوانتومی طراحی شدهاند و NIST آن‌ها را در FIPS 203، 204 و 205 استاندارد کرده است [5].
منابع
- What is quantum computing? IBM Think (updated 2 April 2026) · 2025-06-10
- Meet Willow, our state-of-the-art quantum chip Google (The Keyword blog) · 2024-12-09
- The Quantum Echoes algorithm breakthrough Google (The Keyword blog) · 2025-10-22
- IBM Sets the Course to Build World's First Large-Scale, Fault-Tolerant Quantum Computer at New IBM Quantum Data Center IBM Newsroom · 2025-06-10
- NIST Releases First 3 Finalized Post-Quantum Encryption Standards National Institute of Standards and Technology (NIST) · 2024-08-13
- Next steps in preparing for post-quantum cryptography UK National Cyber Security Centre (NCSC) · 2024-08-14
- Timelines for migration to post-quantum cryptography UK National Cyber Security Centre (NCSC) · 2025-03-20
- How to factor 2048 bit RSA integers with less than a million noisy qubits arXiv preprint (Craig Gidney) · 2025-05-21
- Experts Weigh in on Microsoft's Topological Qubit Claim Physics (American Physical Society) · 2025-03-10
نظرات
نظرهای برتر