زبان برنامه‌نویسی جدید مایکروسافت برای رایانه‌های کوانتومی

به گزارش ایسنا و به نقل از انگجت، زمانی که ماشین‌های پیچیده به میدان بیایند، باید برای درک فناوری‌هایشان آماده بود.

هنگامی که یکی از اولین رایانه‌های شخصی به نام "Altair 8800" در سال 1976 عرضه شد، مایکروسافت با زبان برنامه نویسی "Altair BASIC" آماده بود.

اکنون نیز مایکروسافت می‌خواهد به همان اندازه برای زمانیکه رایانه‌های کوانتومی در جریان اصلی قرار می‌گیرند، آماده شود. بنابراین یک زبان برنامه نویسی جدید و دیگر ابزارهای موجود برای فناوری‌های آینده در کنفرانس "Ignite" ارائه شده است.

شما هنوز هم نیاز به درک "کیوبیتس" (Qubits) و دیگر مفاهیم عجیب و غریب دارید، اما با یکپارچه سازی زبان‌های سنتی مانند C# و Python، مایکروسافت انجام محاسبات اصلی در ماشین‌های پیچیده را آسان‌تر می‌کند. در پردازش کوانتومی یک کیوبیت یا بیتِ کوانتومی واحد پایه‌ای پردازش کوانتومی و رمزنگاری کوانتومی بوده و مشابه بیت در رایانه‌های کلاسیک است.

کیوبیت کوچکترین واحد ذخیره اطلاعات و معیاری از مقدار اطلاعات کوانتومی است. از نظر فیزیکی، کیوبیت یک سامانه کوانتومی دو حالتی است، یعنی سیستمی که توسط مکانیک کوانتومی به درستی قابل توصیف است و هنگام اندازه گیری یکی از دو حالت ممکن خود را اختیار می‌کند. مانند قطبش یک فوتون که در اینجا، جهتِ قطبشِ عمودی و جهتِ قطبشِ افقی دو حالت ممکن برای سامانه هستند.

در یک سامانه کلاسیکی، هر بیت در هر لحظه، یا در حالت صفر یا در حالت یک است، اما اصل‌های مکانیک کوانتومی به کیوبیت اجازه می‌دهند که در همان حال، حالتی را برابر با برهم نهی دو حالت اصلی نیز اختیار کند، یعنی یک ویژگی که در پردازش کوانتومی بنیادی است.

به عبارتی، یک کیوبیت هم ممکن است در حالت‌های کلاسیکِ صفر و یک وجود داشته باشد و هم می‌تواند در حالت ترکیب این دو قرار گیرد (یعنی همزمان دارای هر دو حالت صفر و یک باشد). در واقع همین پدیده، تفاوت اصلی بین بیت‌های کلاسیک و کیو بیت‌ها است. انتقال کیوبیت‌ها بنیان دانش دورنوردی کوانتومی است.

محاسبات کوانتومی به سختی قابل فهم است. حتی "راهنمای مبتدی" آی.بی.ام به طرز خنده‌داری غیرشفاف است. بیل گیتس در مورد ابتکارات جدید مایکروسافت، از فیزیک "هیروگلیف" نام برد و هنگامی که از مدیر عامل فعلی مایکروسافت پرسیده شد که آیا می‌تواند در یک جمله آن را توصیف کند، گفت: فکر نمی‌کنم. کاش می‌توانستم.

بنابراین، بگذارید فقط در مورد آنچه که می‌تواند انجام دهد، بحث کنیم. با استفاده از اصول برهم‌نهی (superposition) و درگیری (entanglement)، رایانه‌های کوانتومی می‌توانند انواع خاصی از مشکلات را بسیار سریع‌تر از بهترین ابر رایانه‌ها حل کنند.

مایکروسافت توضیح می‌دهد: این به دانشمندان امکان می‌دهد محاسباتی را که در حال حاضر زمان بسیاری می‌گیرند، در چند دقیقه یا چند ساعت انجام دهند. این به نوبه خود، به معنی اینست که مردم می‌توانند پاسخ‌های سوالات علمی را که قبلا غیر قابل پاسخگویی بوده‌اند، پیدا کنند.

مایکروسافت در حال ایجاد یک زبان کاربردی برای رایانه‌هایی است که هنوز وجود ندارند! پیشرفته‌ترین دستگاه تجربی، مدل 17/16 کیوبیت، توسط آی.بی.ام ساخته شده است و بیش از 300 هزار آزمایش انجام داده است.

هرچند که هنوز برای برنامه‌های تجاری آماده نیست. تیم "Big Blue" به تازگی طرح ابتکاری خود را برای ساخت رایانه‌های کوانتومی تجاری به نام "IBM Q" منتشر کرده است و در حال حاضر ابزارهای برنامه نویسی خود را از طریق API به نام "IBM Quantum Experience" عرضه کرده است.

زبان برنامه نویسی مایکروسافت هنوز نامی ندارد، اما این شرکت در حال حاضر برنامه‌هایی برای محاسبات کوانتومی در هوش مصنوعی دارد. به طور خاص، به نظر می‌رسد این شرکت می‌تواند این ماشین‌ها را برای آموزش دستیار هوشمند صوتی خود (Cortana) به جای چندین ماه، ظرف چند روز استفاده کند.

"کریگ ماندی"، مدیر تحقیقاتی مایکروسافت می‌گوید: حتی اگر همه چیز مشابه باشد و فاکتورهای دیگر بی‌تغییر بماند، "کورتانا" 30 برابر سریع‌تر خواهد شد.

"مایکل فردمن" که یکی از نوابغ مایکروسافت است برای محقق شدن محاسبات کوانتومی سریع‌تر در تلاش است تا سخت‌افزار و نرم‌افزار را برای یک رایانه کوانتومی توپولوژیک ایجاد کند.

مایکروسافت، خود نیز بر روی این رایانه کار می‌کند، اما برای سرعت بخشیدن به کار برنامه نویسان، ابزارهای برنامه نویسی را برای توسعه دهندگان و دانشمندان رایانه عرضه می‌کند.

"کریستا اسوور" مدیر نرم‌افزار محاسبات کوانتومی می‌گوید: همان کدی که امروز در شبیه سازی اجرا می‌کنید، می‌توانید فردا بر روی رایانه کوانتومی خود اجرا کنید.

کاربران فردی می‌توانند مشکلاتی را که نیاز به 30 کیوبیت منطقی دارند، شبیه سازی کنند. در حالی که مشتریان تجاری شرکت، 40 کیوبیت قدرت را دریافت می‌کنند. لازم به ذکر است که هر چه کیوبیت‌ها بیشتر باشد، دستگاه سریع‌تر است.

مایکروسافت می‌گوید: توسعه‌دهندگان بدون تخصص کوانتومی می‌توانند در حال حاضر زیرمجموعه‌های کوانتومی را فراخوانی کنند یا توالی دستورالعمل‌های برنامه نویسی را کار کنند تا یک برنامه کامل کوانتومی را بنویسند.