مدیرعامل شرکت اعتماد پردازش سداد با تشریح محدودیت‌های رایانش کلاسیک و ظرفیت‌های رایانش کوانتومی، بر ضرورت ورود جدی کشور به حوزه فناوری‌های کوانتومی تأکید کرد و گفت: باید تیمی تخصصی تشکیل دهیم و روی مباحث کوانتومی پژوهش کنیم تا بتوانیم جایگاه کشور را در این حوزه ارتقا دهیم.

به گزارش ستاد خبری اینوتکس ۲۰۲۶، مهدی تکفیری، مدیرعامل شرکت اعتماد پردازش سداد، در پنل «هوش مصنوعی و اینترنت اشیا» با موضوع «از هوش مصنوعی کلاسیک تا هوش مصنوعی کوانتومی» درباره محدودیت‌های فناوری‌های کلاسیک، روند توسعه ترانزیستورها، چالش‌های مصرف انرژی و پردازش‌های پیچیده و همچنین مبانی و ظرفیت‌های رایانش کوانتومی و هوش مصنوعی کوانتومی سخن گفت.

تکفیری با اشاره به ساختار رایانه‌های کلاسیک اظهار کرد: رایانه‌های کلاسیک عمدتاً بر پایه سیلیکون ساخته می‌شوند و سیلیکون در طراحی ترانزیستور و مدارهای ترانزیستوری کاربرد دارد، اما کوچک‌سازی ترانزیستورها با محدودیت‌های فیزیکی مواجه شده است.

وی افزود: با کاهش ابعاد ترانزیستور، به محدوده‌ای می‌رسیم که اتم‌ها دیگر نمی‌توانند بیش از این به یکدیگر نزدیک شوند و نشتی جریان و انحراف الکترون‌ها عملکرد ترانزیستور را مختل می‌کند؛ از این رو دانشمندان به دنبال فناوری‌های جدید هستند.

مدیرعامل شرکت اعتماد پردازش سداد ادامه داد: ژرمانیوم، کربن و سیلیکون در لایه بیرونی خود چهار الکترون دارند و از ویژگی‌های نیمه‌رسانایی برخوردارند. با استفاده از مواد ناخالصی دارای سه یا پنج الکترون ظرفیتی می‌توان حفره یا الکترون ایجاد کرد و از این طریق ساختار نیمه‌رسانا و ترانزیستور را شکل داد.

تکفیری با اشاره به مقیاس نانو گفت: نانو به معنای یک‌میلیاردم است و زمانی که ابعاد فناوری به کمتر از ۱۰ نانومتر می‌رسد، محدودیت‌های جدی در ساخت ترانزیستور ایجاد می‌شود.

وی بیان کرد: ابعاد ترانزیستورها در سال ۱۹۸۰ حدود پنج میکرومتر بود، در سال ۲۰۰۰ به ۱۸۰ نانومتر، در سال ۲۰۱۱ به ۳۲ نانومتر و در سال ۲۰۲۱ به هفت نانومتر رسید. امروزه نیز از فناوری‌های دو و سه نانومتری صحبت می‌شود که با افزایش حساسیت مدارها به نویز و احتمال اختلال در وضعیت صفر و یک همراه است.

افزایش پیچیدگی و مصرف انرژی

وی با اشاره به افزایش سرعت پردازنده‌ها گفت: کوچک‌شدن ترانزیستورها باعث افزایش تعداد آن‌ها در تراشه و افزایش سرعت پردازش شده است؛ با این حال برخی محاسبات پیچیده در رایانش کلاسیک به زمان بسیار زیادی نیاز دارند و برای حل آن‌ها از الگوریتم‌های مختلف استفاده می‌شود.

تکفیری افزود: افزایش تعداد ترانزیستورها، سیم‌کشی داخلی و پیچیدگی مدارها، مصرف انرژی و تولید حرارت را نیز افزایش می‌دهد. در تراشه‌های بسیار کوچک ممکن است میلیاردها ترانزیستور قرار داشته باشد و دفع حرارت به تجهیزات خنک‌کننده نیاز داشته باشد.

مدیرعامل شرکت اعتماد پردازش سداد ادامه داد: در مسائل علمی و صنعتی مانند حرکت ماهواره‌ها یا محاسبات مربوط به فشار، دما و رطوبت، گاهی به پردازش‌های بسیار سریع و پیچیده نیاز داریم و چالش‌هایی مانند مصرف توان، نشتی جریان، اثر کانال کوتاه، پیچیدگی مدار، خنک‌سازی و کاهش حاشیه نویز اهمیت بیشتری پیدا می‌کنند.

تکفیری با اشاره به فناوری‌های جایگزین اظهار کرد: فناوری‌هایی مانند الکترونیک مولکولی و ترانزیستورهای مبتنی بر نانولوله‌های کربنی در حال بررسی هستند و نانولوله‌های کربنی در سطح آزمایشگاهی نتایجی داشته‌اند.

وی افزود: هوش مصنوعی کوانتومی در نقطه تلاقی دو فناوری تحول‌آفرین یعنی هوش مصنوعی و رایانش کوانتومی شکل گرفته است. رایانش کوانتومی یک ارتقای تدریجی در رایانش کلاسیک نیست، بلکه بر مفاهیمی مانند برهم‌نهی، درهم‌تنیدگی و تداخل کوانتومی استوار است.

مدیرعامل شرکت اعتماد پردازش سداد با اشاره به تفاوت بیت و کیوبیت گفت: در رایانش کلاسیک، بیت می‌تواند صفر یا یک باشد، اما کیوبیت می‌تواند در حالت برهم‌نهی ترکیبی از صفر و یک قرار گیرد و پس از اندازه‌گیری به یکی از این دو وضعیت فرو می‌ریزد.

وی ادامه داد: با افزایش تعداد کیوبیت‌ها، فضای حالت به‌صورت نمایی افزایش می‌یابد و برای مثال ۵۰ کیوبیت می‌تواند فضای حالتی بسیار بزرگی ایجاد کند. درهم‌تنیدگی نیز موجب ارتباط میان وضعیت کیوبیت‌ها می‌شود و تداخل کوانتومی امکان طراحی الگوریتم‌هایی با قابلیت‌های جدید را فراهم می‌کند.

هوش مصنوعی کوانتومی؛ مکمل رایانش کلاسیک

تکفیری با تأکید بر ماهیت احتمالاتی رایانش کوانتومی گفت: نتیجه یک اجرای کوانتومی لزوماً قطعی نیست و برای دستیابی به نتیجه قابل اتکا، اجرای مسئله چندین بار تکرار و نتایج به‌صورت آماری تحلیل می‌شوند.

وی افزود: پردازنده کوانتومی قرار نیست جایگزین پردازنده‌های کلاسیک شود، بلکه می‌تواند در کنار CPU و سایر پردازنده‌ها به‌عنوان یک شتاب‌دهنده مورد استفاده قرار گیرد. در معماری‌های ترکیبی، بخش‌های مختلف مسئله میان رایانش کلاسیک و کوانتومی تقسیم می‌شوند.

مدیرعامل شرکت اعتماد پردازش سداد با اشاره به الگوریتم‌های کوانتومی اظهار کرد: الگوریتم‌هایی مانند شور و گروور از مهم‌ترین الگوریتم‌های این حوزه هستند. الگوریتم شور می‌تواند برای برخی سامانه‌های رمزنگاری متداول مانند RSA تهدید ایجاد کند و همین مسئله ضرورت آمادگی برای عصر پساکوانتومی را افزایش می‌دهد. الگوریتم گروور نیز می‌تواند در برخی مسائل جست‌وجو، سرعت قابل توجهی ایجاد کند.

رقابت جهانی در فناوری کوانتومی

تکفیری با اشاره به رقابت شرکت‌های بزرگ فناوری گفت: گوگل اعلام کرد پردازنده‌ای با ۵۳ کیوبیت محاسبه‌ای را در حدود ۲۰۰ ثانیه انجام داده که طبق برآورد اولیه، اجرای آن با ابررایانه Summit حدود ۱۰ هزار سال زمان می‌برد. IBM نیز با ارائه یک روش کلاسیک بهینه‌شده، زمان این محاسبه را حدود دو و نیم روز اعلام کرد.

وی افزود: چین آزمایشگاه ملی بزرگی برای فناوری‌های کوانتومی ایجاد کرده و سرمایه‌گذاری قابل توجهی در این حوزه انجام داده است. این کشور همچنین با ماهواره «میکوس» (Micius) آزمایش‌های مهمی در زمینه ارتباطات و رمزنگاری کوانتومی انجام داده است.

مدیرعامل شرکت اعتماد پردازش سداد ادامه داد: آمریکا، اتحادیه اروپا، چین و ژاپن نیز برنامه‌های چندمیلیارددلاری برای توسعه فناوری‌های کوانتومی دارند. اتحادیه اروپا از سال ۲۰۱۸ برنامه‌ای ۱۰ ساله با سرمایه‌گذاری حدود یک میلیارد یورو را دنبال کرده و هزاران پژوهشگر در این حوزه فعالیت می‌کنند.

ضرورت تشکیل تیم تخصصی کوانتوم در کشور

تکفیری در پایان تأکید کرد: برگزاری نشست‌ها و پنل‌های تخصصی باید به ایجاد مسیر مشخص برای پیشرفت فناوری در کشور منجر شود. در حوزه رایانش کوانتومی باید تیمی تخصصی تشکیل دهیم، روی مباحث علمی و کاربردی این فناوری پژوهش کنیم و برای ارتقای جایگاه کشور در این حوزه برنامه داشته باشیم.