اروپا میلیاردها دلار را به سمت کامپیوترهای کوانتومی پرتاب می کند. آیا نتیجه خواهد داد؟

به گزارش اپ خونه، شاید هیچ کس هنوز محاسبات کوانتومی را به طور کامل درک نکرده باشد، اما یک چیز واضح است – انتظارات بالاست و در جایی که انتظارات زیادی وجود دارد، پول وجود دارد.

منابع مالی خصوصی و دولتی برای فناوری‌های کوانتومی اروپا در چند سال اخیر به‌طور چشمگیری افزایش یافته است.

در سال ۲۰۲۱، بودجه خصوصی به استارت‌آپ‌های کوانتومی نسبت به سال ۲۰۲۰ ۲.۵ برابر و نسبت به سال ۲۰۱۹ ۸ برابر افزایش یافت.

بودجه عمومی نیز با برنامه‌ریزی اتحادیه اروپا برای سرمایه‌گذاری ۷.۲ میلیارد دلاری (۶.۸ میلیارد یورو) در پروژه‌های محاسبات کوانتومی تا سال ۲۰۲۵ رشد کرده است.

قابل درک است که بیشتر این میلیاردها در حال حاضر به سمت ساخت یک کامپیوتر کوانتومی موفق هدایت شده یا خواهند شد – سخت افزار در حال حاضر بزرگترین گلوگاه در به کارگیری این فناوری است.

با این حال، فراموش نکنیم که سخت افزار به تنهایی کافی نخواهد بود. بدون نرم افزار مناسب، کامپیوترهای کوانتومی هیچ ارزشی نخواهند داشت.

با این حال، نرم افزارهای کوانتومی به طور غیرقابل قبولی مورد توجه و در نتیجه بودجه کمی قرار می گیرند.

چالش کوانتومی “مرغ یا تخم مرغ”

مثال واضحی که نشان می دهد نرم افزار کوانتومی در اروپا کمتر ارزش گذاری می شود، توزیع پول در برنامه پرچمدار فناوری کوانتومی اتحادیه اروپا است – ابتکار بلندپروازانه برای حمایت از نوآوری های کوانتومی اروپا با مجموع ۱ میلیارد یورو بودجه است.

مرحله اول این طرح با سرمایه گذاری ۱۵۲ میلیون یورویی به پایان رسیده است . از این تعداد، تنها ۴.۶ میلیون یورو – که تنها ۲.۹٪ است – به تحقیق و توسعه نرم افزارهای کوانتومی اختصاص یافت.

وقتی صحبت از سرمایه گذاری خصوصی می شود، وضعیت بهتر است. در سال ۲۰۲۱/۲۰۲۲، حدود ۱۴.۵ درصد از سرمایه گذاری های سهام در استارتاپ های محاسبات کوانتومی اروپایی به راه حل های نرم افزاری هدایت شد.

به نظر می رسد که در سال ۲۰۲۳ نیز این روند ادامه دارد. استارت‌آپ‌های محاسباتی کوانتومی اروپا که در سال جاری دورهای قابل‌توجهی از جمله Pasqal (100 میلیون یورو)، Quantum Motion (42 میلیون پوند)، Oxford lonics (30 میلیون پوند) را رقم زدند – همه بر روی سخت‌افزار متمرکز هستند.

در دنیای فناوری، چنین تمرکزی بر روی سخت‌افزار غیرعادی است – در هر زمینه دیگری، نرم‌افزار معمولاً بیشترین سهم سرمایه‌گذاری را به دلیل مقیاس‌پذیری آسان‌تر و فرصت‌های سود بیشتر دریافت می‌کند. پس چرا وقتی صحبت از فناوری کوانتومی می شود، برعکس است؟

دلیل این ناهنجاری این است: هم سرمایه‌گذاران خصوصی و هم سرمایه‌های عمومی، محاسبات کوانتومی را یک مشکل سخت‌افزاری می‌دانند تا یک مشکل نرم‌افزاری و تا حدودی حق با آنهاست – ساختن سخت افزار کوانتومی موفق در واقع سخت ترین چالش است. خب همین الان اما در تصویر بزرگ، تنها یک سوم مشکل است.

سه مانع برای پرش

وقتی صحبت از محاسبات کوانتومی به میان می‌آید، سه مشکل اصلی وجود دارد که هنوز باید حل کنیم.

اولین و واضح ترین مورد ساخت یک کامپیوتر کوانتومی است . در حال حاضر هیچ کامپیوتر کوانتومی برای چیزی بیشتر از آزمایش‌ها استفاده نمی‌شود، بنابراین این همان چیزی است که صنعت عمدتاً روی آن متمرکز شده است – از غول‌های فناوری جهان، مانند گوگل و IBM، تا استارت‌آپ‌ها و دانشگاه‌ها.

چالش دوم کاهش خطاها در کامپیوترهای کوانتومی است که آنها را قادر می سازد محاسبات طولانی تری را انجام دهند. سخت افزار بهتر خطاها را کاهش می دهد، اما بعید است که به خودی خود کافی باشد. ما باید راه هایی برای تصحیح خطاهای محاسبات کوانتومی در سطح نرم افزار پیدا کنیم.

و مشکل سوم یافتن روش های محاسباتی بیشتر برای رایانه های کوانتومی، یعنی برنامه های نرم افزاری کوانتومی است. رایانه‌های کوانتومی برای مدل‌سازی فیزیک و شیمی مفید خواهند بود، اما میزان سودمندی آنها برای پردازش داده‌ها – از یادگیری ماشینی گرفته تا برنامه‌ریزی و زمان‌بندی – کمتر مشخص است.

اگر بتوانیم چند روش دیگر برای گسترش دامنه مشکلاتی که این رایانه ها می توانند حل کنند پیدا کنیم، پیشرفت اساسی به همراه خواهد داشت.

از این رو، دو مشکل از سه مشکل محاسبات کوانتومی مرکزی مربوط به نرم افزار هستند. اما چگونه این امر اصلاً در توزیع بودجه منعکس نمی شود؟ با توجه به اینکه ما تمام (بسیار خوب، بیشتر) پول موجود را به سخت‌افزار می‌ریزیم، چگونه کسی انتظار دارد که بتواند از این ابرکامپیوتر جدید بدون «مغزی» که واقعاً آن را نیرو می‌دهد استفاده کند؟

شاید امروز مشکل نرم افزاری نباشد، اما فردا این مشکل وجود دارد.
به نظر مH توزیع معقول بودجه برای نرم افزار کوانتومی ۱۵-۲۰ درصد و برای سخت افزار ۸۰-۸۵ درصد خواهد بود.

خیلی ساده، سخت‌افزار گران‌ترین و پیچیده‌ترین بخش این فناوری است، بنابراین منطقی است که بیشترین بودجه را برای تسریع در توسعه به آن اختصاص دهیم و اختصاص یک پنجم از کل بودجه به نرم افزار برای پوشش کار تحقیق و توسعه در برنامه های جدید محاسبات کوانتومی کافی است.

در حالی که توزیع سرمایه‌گذاری‌های خصوصی چندان ناامیدکننده به نظر نمی‌رسد، بودجه عمومی اتحادیه اروپا سال‌های نوری تا رسیدن به این هدف فاصله دارد.

“ببینید، توسعه نرم افزارهای کوانتومی سال ها طول می کشد. من و همکارانم بین ۵ تا ۱۰ سال طول کشید تا پیاده روی کوانتومی را به عنوان روشی برای حل مسائل توسعه دهیم. من انتظار دارم یک مقیاس زمانی مشابه برای روش‌های جدید حل مسئله با اهمیت قابل مقایسه یا بزرگ‌تر باشد.”

چیزی که من را نگران می‌کند این است که اگر ما همچنان از نرم‌افزار کوانتومی غفلت کنیم، فقط در حدود ۱۰ سال، محاسبات کوانتومی به یک مشکل نرم‌افزاری – و یک مشکل مرگ یا زندگی – تبدیل خواهد شد.

کامپیوترهای کوانتومی با کاربردهای عمدتاً در فیزیک و شیمی وجود خواهند داشت. در سایر زمینه ها، آنها همچنان بیشتر برای آزمایش به جای حل واقعی مسئله استفاده می شوند.

به عبارت دیگر، اروپا در حال حاضر میلیاردها دلار برای دستگاه‌های محاسباتی تخصصی هزینه می‌کند که ممکن است نداند چگونه با کاربردهای گسترده‌تر سازگار شود. و اگر نتوانیم نرم افزاری را ارائه دهیم که کاربرد این دستگاه ها را گسترش دهد، در خطر از دست دادن علاقه به این فناوری و توسعه بیشتر آن به طور کلی هستیم. دامنه کاربردها به سادگی برای دنیا بسیار کوچک خواهد بود.