• اگر سمپادی هستی همین الان عضو شو :
    ثبت نام عضویت

ظهور نسل جدید کامپیوترها و تحول عظیم در علم محاسبات با رایانه های کوانتومی

  • شروع کننده موضوع
  • #1

Asdfghjk

...
ارسال‌ها
263
امتیاز
695
نام مرکز سمپاد
...
شهر
...
سال فارغ التحصیلی
1391
رشته دانشگاه
مهندسی نرم افزار
سلام خدمت دوستان عزیز . چند وقتیه میخوام راجع به مطالب نسبتا جدید دنیایی عظیم و بی پایان علوم کامپیوتر بنویسم ولی متاسفانه وقت بنده چندماهیه که داره تو پادگان به نوعی تلف میشه . امیدوارم دوستان از این مطالب هرچند کوتاه و ناچیز بنده استفاده کنن و تو بحث ها شرکت کنن ...

مقدمه
قرن بیستم یکی از مهم ترین دوران تو زمینه پیشرفت علمی و تحولات شگرف در شناخت ما از جهان پیرامونمون بود و با ظهور نظریه های جدید بخصوص در زمینه فیزیک و فلسفه دانشمندان متوجه شدند که جهان خیلی عجیب تر از اونیه که فکرش رو میکردن و به قول یه بنده خدایی جهان نه تنها عجیب تر از اون چیزیه که ما فکرشو میکنیم بلکه خیلی عجیب تر از اون چیزیه که ما حتی بتونیم فکرشو بکنیم و مخمون بکشه . بی شک مکانیک کوانتومی یکی از این کشفیات عجیبه و شناخت ما نسبت به جهان رو که تا اون زمان میدونستیم به چالش کشیده . مکانیک کوانتوم به بررسی ذراتی میپردازه که ما تصور میکنیم جهان از اون ها ساخته شده و اصطلاحا ذرات بنیادینی هستن که پایه و اساس شکل گیری جهان مارو تشکیل میدن. این قوانین کاملا با شناخت معمول ما و تجربه های روزانمون متفاوته و حتی دقیقا برعکس اونه . مثلا طبق تجربیات روزانه ما امکان وجود یک ذره همزمان در چندین مکان مختلف غیرممکنه ولی پدیده چندمکانی بین ذرات بنیادین مثه الکترون (البته اگه بشه اسمشو ذره گذاشت گه اونم نمیشه :D) یه پدیده کاملا عادیه و این ها قادرن که همزمان چندجا حضور داشته باشن و یا پدیده ایی دیگه مثه علیت معکوس و از این چیزا .
تو این وضعیت هرج و مرج یه بنده خدایی به اسم ریچارد فینمن اومد یه مدلی از اولین کامپیوترهای کوانتومی ارایه داد که میتونه با استفاده از قوانین عجیب و غریب مکانیک کوانتوم برای ما محاسبات انجام بده و البته با قدرتی خیلی خیلی بیشتر از کامپیوتر های معمولی که بعدا میگم چقدر بیشتر ولی اگه کامپیوترهای کوانتومی تو ابعاد موردنظر ساخته بشه مثه یه کامپیوتری میمونه که قدرت محاسبات و پردازش بینهایت و حافظه بینهایت در اختیارمون قرار میده البته میگم بینهایت ولی واقعا بینهایت نیست ولی اونقدر زیاده که ادم تصور بینهایت بهش دست میده راجع به ساختار این کامپیوترها و اینکه چجوری کار میکنن که اینقدر سریع هستن تو تاپیک بعدی مینویسم ....
 
  • شروع کننده موضوع
  • #2

Asdfghjk

...
ارسال‌ها
263
امتیاز
695
نام مرکز سمپاد
...
شهر
...
سال فارغ التحصیلی
1391
رشته دانشگاه
مهندسی نرم افزار
قبل از اینکه به بحث فنی راجع به این کامپیوترها بپردازم میخوام به این سوال جواب بدم که اگر یه کامپیوتر کوانتومی درست حسابی داشته باشیم باهاش چه کارهایی میتونیم انجام بدیم ؟؟؟؟؟؟

خوب بحث برمیگرده خیلی وقت پیش زمانی که الن تورینگ ریاضی دان اومد و یه مدل محاسباتی ارایه داد که بعدها به ماشین تورینگ معروف شد . این مدل محاسباتی بعدها تو دل کامپیوترهای امروزی نمود پیدا کرد و کامپیورترهای امروزی براساس این مدل شکل گرفتند. مدل محاسباتی تورینگ به بررسی این میپردازه که اصولا چه مسایلی رو میشه با کامپیوتر حل کرد و قدرت کامپیوترها تا چه حده ؟ و نهایتا به این نتیجه میرسه که یک گروه از مسایل هستند که کامپیوترها قادر به حل اون ها نیستند و بار پردازشی برای حل این مسایل بقدری زیاده که هیچوقت با روش معمول حل نمیشن و به بیان ساده تر مدل محاسباتی تورینگ یا به نوعی کامپیوترهای امروزی تو حل این مسایل ناتوانند . این مسایل که ماشالله زیاد هم هستن تو علوم کامپیوتر به مسایل سخت معروفن که نفس کامپیوترو میگیرن اخرش هم یک ملیون سال زمان لازمه تا کامپیوتر بدبخت بتونه حلش کنه . به خاطر همین الگوریتم های رمزنگاری براساس این مسایل شکل گرفتن یعنی اگه بخوایی یه الگوریتم رمزنگاری رو بشکنی باید سرعت و قدرت کامپیوتر اونقدر زیاد باشه که بتونه مسایل سخت رو مهار کنه که با وجود محدودیت های پردازشی کامپیوتر های امروزی که براساس مدل کلاسیک تورینگ ساخته شدن غیر ممکنه (مگه این که بتونی یه راه حل میانبر برای حل این دست مسایل پیدا کنی که هنوز کسی نتونسته این راه حل و پیدا کنه و اصلاحتی معلوم نیست که چنین راه حلی وجود داره یا نه) . به همین دلیل برای شکستن یه الگوریتم رمزننگاری امروزی بوسیله قدرتمند ترین ابررایانه ها زمانی بیش از چند قرن حتی چندین هزار قرن لازمه . به همین خاطر کامپیوترهای کوانتومی با قدرت معمول میتونن در کسری از ثانیه قوی ترین الگوریتم های رمزنگاری که اومده و در اینده هم خواهد امد رو بشکنن (البته یه استثنا وجود داره اونم استفاده از رمزنگاری کوانتومیه . بقول بزرگان تنها راه مقابله با کامپیوترهای کوانتومی استفاده از خودشون هستن). پس ساده ترین اتفاقی که میتونه بیفته اینه که امنیت زررررت
 
  • شروع کننده موضوع
  • #3

Asdfghjk

...
ارسال‌ها
263
امتیاز
695
نام مرکز سمپاد
...
شهر
...
سال فارغ التحصیلی
1391
رشته دانشگاه
مهندسی نرم افزار
امروزه شرکت های مختلفی تو زمینه تحقیقات رو محاسبات کوانتومی و ساختن کامپیوترهای کوانتومی فعالیت دارن مثه اینتل ، ای بی ام و گوگل و مایکروسافت و ... و مدل های مختلفی از این کامپیوترها ساخته شده . فکرکنم اخریش مال ای بی ام بوده که حتی واسه استفاده عموم و کسایی که اموزش های اولیه تو زمینه کار با این کامپیوترها رو دیدن قرار گرفته . شما میتونین با پر کردن یه فرم الگوریتم کوانتومیتون رو که نوشتین روش اجرا کنین


techcrunch.com/2017/11/10/ibm-passes-major-milestone-with-20-and-50-qubit-
quantum-computers-as-a-service/amp/

مایکروسافت هم یه بسته تحت عنوان QDK ارایه کرده و البته یه زبان برنامه نویسی به اسم Q# که میتونه اجرای برنامه های کوانتومی رو تو سیستم معمولی شبیه سازی کنه .

https://docs.microsoft.com/en-us/quantum/quantum-qr-intro?view=qsharp-preview

Nsa شیطونم یه دونه ساخته فکرکنم :D
 

mahzoun99

Little Moving Creature
ارسال‌ها
126
امتیاز
2,778
نام مرکز سمپاد
شهید بهشتی
شهر
بجنورد
سال فارغ التحصیلی
97
مدال المپیاد
N/A
دانشگاه
AUT
رشته دانشگاه
Math -> CS
مدل محاسباتی تورینگ به بررسی این میپردازه که اصولا چه مسایلی رو میشه با کامپیوتر حل کرد و قدرت کامپیوترها تا چه حده ؟ و نهایتا به این نتیجه میرسه که یک گروه از مسایل هستند که کامپیوترها قادر به حل اون ها نیستند و بار پردازشی برای حل این مسایل بقدری زیاده که هیچوقت با روش معمول حل نمیشن و به بیان ساده تر مدل محاسباتی تورینگ یا به نوعی کامپیوترهای امروزی تو حل این مسایل ناتوانند . این مسایل که ماشالله زیاد هم هستن تو علوم کامپیوتر به مسایل سخت معروفن که نفس کامپیوترو میگیرن اخرش هم یک ملیون سال زمان لازمه تا کامپیوتر بدبخت بتونه حلش کنه . به خاطر همین الگوریتم های رمزنگاری براساس این مسایل شکل گرفتن یعنی اگه بخوایی یه الگوریتم رمزنگاری رو بشکنی باید سرعت و قدرت کامپیوتر اونقدر زیاد باشه که بتونه مسایل سخت رو مهار کنه که با وجود محدودیت های پردازشی کامپیوتر های امروزی که براساس مدل کلاسیک تورینگ ساخته شدن غیر ممکنه (مگه این که بتونی یه راه حل میانبر برای حل این دست مسایل پیدا کنی که هنوز کسی نتونسته این راه حل و پیدا کنه و اصلاحتی معلوم نیست که چنین راه حلی وجود داره یا نه) . به همین دلیل برای شکستن یه الگوریتم رمزننگاری امروزی بوسیله قدرتمند ترین ابررایانه ها زمانی بیش از چند قرن حتی چندین هزار قرن لازمه . به همین خاطر کامپیوترهای کوانتومی با قدرت معمول میتونن در کسری از ثانیه قوی ترین الگوریتم های رمزنگاری که اومده و در اینده هم خواهد امد رو بشکنن (البته یه استثنا وجود داره اونم استفاده از رمزنگاری کوانتومیه . بقول بزرگان تنها راه مقابله با کامپیوترهای کوانتومی استفاده از خودشون هستن).
یعنی تنها چیزی که بهمون میده سرعته دیگه؟ :-‌؟


مثلا ده کیوبیت میتونه اطلاعاتی به حجم دو به توان ده بیت رو که چندترابایت میشه ذخیره کنه
میشه واسش یه صفحه مختصات 10بُعدی(؟)(نه اونجور بُعدی که به نظرتونه) در نظر گرفت اینجا؟ (صرفا تئوری‌طور)
( امروزیا رو صفر بُعدی بگیریم، بگیم:
دو به توان n * دو به توان صفر
اینجا بگیم:
دو به توان n * دو به توان n )


بعد ساختار کیوبیت‌ها چجوری کوانتومی بودنو همراهش داره؟ احتمال خطاش زیاد نیست؟ (که یه چیزی تعریف کنیم و یه چیز دیگه بشه، توی اون مقیاسا:-" )
 
آخرین ویرایش:
  • شروع کننده موضوع
  • #5

Asdfghjk

...
ارسال‌ها
263
امتیاز
695
نام مرکز سمپاد
...
شهر
...
سال فارغ التحصیلی
1391
رشته دانشگاه
مهندسی نرم افزار
یعنی تنها چیزی که بهمون میده سرعته دیگه؟ :-‌؟
سرعت و البته پردازش موازی اطلاعات . پردازنده های کوانتومی قادرند برخلاف کامپیترهای معمولی که فقط یک کار میتونن تو لحظه انجام بدن چندین کار رو همزمان انجام بدن . و یه نکته هم راجع به حافظه های کوانتومی هست که برخلاف کامپیوترهای کلاسیک که میتونن تو یک بیت فقط یکی از حالات صفر با یک رو نگهداری کنن کامپیوترهای کوانتومی برای ذخیره اطلاعات از کیوبیت ها استفاده میکنن که میتونن همزمان هردو حالت صفر و یک رو باهم درخودشون داشته باشن این یعنی مثلا ده کیوبیت میتونه اطلاعاتی به حجم دو به توان ده بیت رو که چندترابایت میشه ذخیره کنه
 
  • شروع کننده موضوع
  • #6

Asdfghjk

...
ارسال‌ها
263
امتیاز
695
نام مرکز سمپاد
...
شهر
...
سال فارغ التحصیلی
1391
رشته دانشگاه
مهندسی نرم افزار
میشه واسش یه صفحه مختصات 10بُعدی(؟) در نظر گرفت اینجا؟ (صرفا تئوری‌طور)
( امروزیا رو صفر بعدی بگیریم، بگیم:
دو به توان n * دو به توان صفر
اینجا بگیم:
دو به توان n * دو به توان n )


بعد ساختار کیوبیت‌ها چجوری کوانتومی بودنو همراهش داره؟ احتمال خطاش زیاد نیست؟ (که یه چیزی تعریف کنیم و یه چیز دیگه بشه، توی اون مقیاسا:-" )
واسه نمایش وضعیت های کوانتومی از یه فضای دوبعدی مختلط اعداد استفاده میشه .
واقعیت اینه که مشکلات زیاده تو زمینه ساختن همچین چیزایی و هنوز مونده تا به حالت ایده ال برسن ولی خوب دارن روش کار میکنن تا مشکلاتش رو حل کنن اما دررابطه با ساختار کیوبیت ها بگم که ذرات بنیادین مثه الکترون و ... میتونن همزمان چندین حالت بگیرن که این ویژگی میتونه تو ساختن کیوبیت ها کمکم کنه
 
  • لایک
امتیازات: Tinko

HeiSenberG

کاربر حرفه‌ای
ارسال‌ها
339
امتیاز
2,062
نام مرکز سمپاد
شهید بهشتی
شهر
خرم آباد
سال فارغ التحصیلی
1399
لطفن تاپیک رو ادامه بدین
 
بالا