کۆمپیوتەری بڕی – Quantum Computer

0
بابەت بڵاوبکەوە......
Share on FacebookEmail this to someoneShare on Google+Pin on PinterestTweet about this on TwitterShare on LinkedInShare on RedditShare on TumblrDigg this

نــەوەی نــوێــی کــۆمــپــیــوتـــەر

کۆمپیوتەری بڕی – Quantum Computer

 

لە سەرەتای داهێنانی کۆمپیوتەردا کە شۆڕشێکی گرنگی بەرپاکرد لە شیوازی ژیانی مرۆڤەکان و هەروەها سەرەتایەک بوو بۆ سەرهەڵدانی ژیانی تەکنەلۆجیا و سەردەمی جیهانگیری، لەگەڵ ئەوەشدا جیاوازیەکانی گەورە هەیە لە ڕووی ئەو کۆمپتەرەی یەکەم جار دروستکراو وە هەروەها ئەوەی لەم سەردەمدا بوونی هەیە لە چەندین ڕووەوە لەکێتێکدا کە یەکەم جار کۆمپیوتەر دروستکرا قەبارەیەکی هێجگار گەورەی هەبوو بە جۆریک کە چەندین ژووریان بۆ تەرخان دەکرد هەتاکوو بتوانرێت کاربکات کەچی لەم سەردمە قەبارەکەیان زۆر بچووک تر بۆتەوە بۆ ئەوەی کە لە ئێستادا چ کۆمپیوتەرە ڕوومێزەکان یاخود جانتایەکان بەجۆرێکن دەتوانی بە ئاسای لە شوێنێکەوە بۆ شوێنێکی بگوازیتەوە بێکێشە، وە هەروا خێرای بەجێهێنانی فەرمانەکان و ژمارەی فەرمانەکان کە لەو کاتەکا بە بەراورد لەگەڵ ئەم سەردەمەدا هێندە خێرا نەبووە و ئەو فەرمان و توانایەی سەردەمی کۆمپیوتەری ئێستای نەبووە، بەڵام پرسیارەکە لەوەدایە ئایە لە داهاتوودا کۆمپیوتەرێک هەیە جێگەی ئەم کۆمپیوتەرە بگرێتەوە و خێراتربێت؟ یاخوود بە جۆرێکی تر بڵێین داهاتووی کۆمپیوتەر بۆ کوێ دەڕوات؟

 

https://developerstree.com/wp-content/uploads/2016/06/cwglt281107_Eniac.jpg

وێنەی یەکەم: جیاوازی نێوان کۆمپیوتەر لە کۆن و ئێستادا

میکانیکی بڕ (Quantum Mechanics) چیە؟

لە زانستی فیزیای سەردەمدا چەند یاسایەکمان هەیە کە گەردوون لەسەری دەڕۆن بە شێوەیەکی گشتی گەردوون لەسەر دوو یاسای سەرەکی کاردەکات کە بریتین لە یاسای ڕێژەی گشتی (General Relativity) کە بنچینەکەی لەلایەن زانای فیزیازانی ئەڵمانی (ئەلبێرت ئەنیشتاینAlbert Einstein) لە ساڵی ١٩١٥ــدا بڵاوکراوەیەکی لەسەر بڵاوکردەوە، ئەم یاسایە باس لە چۆنیەتی مامەڵەی تەنەکان دەکات لە گەردووندا شیوازی جووڵە و هێزی کێشکردنی گەردوون و هەروەها باسێکی تری گرینگ کە بریتیە لە کات-شوێن (Spacetime) ئەم یاسایە کار لەسەر تەنە گەورەکان و هەروەها گەردیلە، بەڵام ئەو تەنۆلکانەی کە لە گەردیلە بچووکترن وەک ناوک و ئەلیکترۆن، کوارگ، فۆتۆن و گلۆن … هتد ئەمانە لەژێر کاریگەری یاسایەکی تردا مامەڵە دەکەن کە پێیان دەوترێ میکانیکی بڕ (Quantum Mechanics) کە لەلایەن زانایەکی ئەڵمانیەوە دۆزرایەوە بە ناوی ماکس پلانک (Max Planck) کە لەساڵی ١٩٠٠ ـدا تێبینی کرد.

میکانیکی بڕ وەکو ئاماژەمان پێدا یاسایەکە باسی مامەڵەی تەنۆلکە بچووکەکان دەکات وەکو ناوک (پرۆتۆن و نیوترۆن)، ئەلیکترۆن و فۆتۆن .. هتد کە ئەمە ڕێک پێچەوانەی یاسای ڕێژەی گشتیە بەوەی کە میکانیکی بڕ کار لەسەر ئەگەر (Probability) دەکات و دوو بنەمای سەرەکی هەیە ئەوانیش بیریتن لە تێکەڵە (Superposition) کە باس لەوەدەکات لە کاتێکدا تەنۆلکەیەک دوو ئەگەری هەیە ئەگەر نەتوانی تێبینی بکەیت ئەوا ئەو تەنۆلکەیە لە هەردوو حاڵەتەکەدایە لە هەمان کات بۆ باشتر تێگەیشتن لەمە زانای نەمسای ئێروین شرۆدینگەر (Erwin Schrödinger) هەستا بەهێنانەوەی نموونەیەک لەسەر پشیلەیەک بۆ بینینی نموونەتەکەو تێگەیشتن لەم بنەمایە تکایە کرتە لەسەر ئەمە بکە وەهەروەها بنەمایەکی تر لە خۆ دەگرێ کە بریتیە لە تێکهەڵچوو (Entanglement) ئەم بنەمایەش کار باس لە دیاردەیەک دەکات لە کاتێکدا چەند تەنۆلکەیەک بەیەکەوە کارلێک دەکەن هەر یەکێکیان گاریگەری لەسەری ئەوەی تر دەبێت بەجۆرێک کە دووری نێوان دوو تەنۆلکەکە هیچ مانایەکی نیە چوونکە هەردەم جۆرە پەیوەندیەک هەیە کە بەیەکیانەوە دەبەستێتەوە بۆ نموونە وا دابنێ دوو ئەلیکترۆنت هەیە هەر یەکیان بەدەوری شتێک بڵین ناوکێک دەسورێنەوە یەکەم ئەلیکترۆن بە ئاراستەیەک دەسورێتەوە ئەوا هەر دەبێت ئەلیکترۆنەکەی تر بە پێچەوانەی ئەوی تریان بسورێتەوە گرنگ نیە دووری نێوانیان چەندە بە شێوازێک لە شێوازەکان پەیوەندیەکی سەریر هەیە، ئەم یاسایەش بنەمای کۆمپیوتەری داهاتووە کە پێی دەوترێ کۆمپیوتەری بڕ – (Quantum Computer).

وێنەی دووەم: وێنەی زانا ئەنیشتاین لەگەڵ ماکس پلانک لەکاتی ئامادەبوونیان لە دابەشکردنی خەڵاتی نۆبڵ

 

کۆمپیوتەری بڕ (Quantum Computer) چیە؟

کۆمپیوتەری بڕ کار لەسەر بنەمای یاسای میکانیکی بڕ دەکات کە پێشتر ئاماژەمان پێدا ئەم کۆمپیوتەرە بە تەواوەتی جیاوازترە لەو کۆمپیوتەرانەی ئێستا هەن بەوەی ئەو کۆممپیوتەرانەی ئێستا هەن کار بە سیستمی ئەلیکترۆنی هەبوونی ڤۆڵتیە و نەبوونی ڤۆڵتیە (سفر و یەک) کاردەکات بەڵام ئەم جۆرە لە کۆمپیوتەر کار بە بنچینەی بەکارهێنانی تەنۆلکە دەکات لە جێی ڤۆڵتیە و هەڵدەسێت بە چاودێریکردنی سوڕانی تەنۆلکەکان و ئەوە بە بنچینەی (سفر و یەک) بەکارئەهێنێت واتە لەکاتی سوڕانی تەنۆلکەکەدا ئەگەر هاتوو جەمسەری باکوورەکەی بۆ خوارەوە بو ئەوا بەهای بیت-ەکەی (یەک)ـە وە هەروەها ئەگەر بە پێچەوانەوە بوو ئەوا (سفر)ە، بەڵام لەکاتێکدا کە دەسوڕێتەوە ئەوا ئەو تەنۆلکەیە هەم سفرە هەم یەکە.


وێنەی سێهەم: کۆمپیوتەری بڕ-ی D-Wave سەرقاڵی دروستکردنین

 

کیوبیت (Qubit) چیە؟

لەڕوویەکی کۆمپیوتەریانەوە بیت بریتیە لە بچووکترین یەکەی کۆمیوتەر کە یەکەی چارەسەرکردنی ناوەندی (CPU) دەیناسێتەوە کە هەڵدەستێک بە نیشاندانی ئەگەرێک لە کاتێکدا کە دوو ئەگەر لە ئارادایە ئەم یەکێک لە ئەگەرەکان دەبێت واتە یان سفر یاخود یەک دەبێ، ئەمە ننچینەی کارکردنی کۆمپیوتەرە مۆدێرنەکانە، بەڵام ئەم بیت-ە لە سیستەمی کۆمپیوتەری بڕ-یدا وەها نیە بەڵکو لە جیاتی هەبوونی دوو ئەگەر ئەوا چوار ئەگەرە واتە ڕەنگە سفر بێت یا یەک بێت یا سفر و یەکبێت (لەهەمان کاتدا) یا یەک و سفر (لەهەمان کاتدا) بێت کە ئەمەش یەکێکە لە بنچینەکانی میکانیکی بڕ کە باسمان کردبوو کە بریتیبوو لە تێکەڵە (Superposition) واتە شەرت نیە تەنها وەکو بیت-کلاسیکی بێت تەنها سفر یان یەک بێت ڕەنگە سفر و یەک بێت لە هەمان کاتدا.

لە کۆمپیوتەرە کلاسیکیەکاندا (ئەو کۆمپیوتەرانەی کە ئێستا بە بنچینەی کارەبایی کاردەکەن) هەر خەنەیەکی تۆمار (Register) ێک کە لە سێ بیت پێک هاتووە لە لە یەک کاتدا دەتوانێت تەنها یەک ئەگەر لەو هەشت ئەگەرە پیشان بدات (ئەمەش بەپێی ئەو یاسایە ماتماتیکەیەکان کە ژمارەی ئەگەرەکان = (کۆی ژمارەی هەموو ئەگەرەکان) ^ (ژمارەی خانەکان) واتە بۆ نمونە ئێمە لە بیت-دا ژمارەی ئەگەرەکانمان دوو دانەیە سفر یان یەک وە ژمارەی بیتەکانمان سێیە واتە {2^3} = 8 ئەگەر)، بەڵام لە کۆمپیوتەری بڕ دا ئەوا خەنەیەکی تۆمارکەری سێ بیت-ی دەتوانێت لە هەمان کاتدا هەموو ئەگەرەکان لەخۆ بگرێت!

لەکاتێکدا کە خانەی تۆمارکەرەکە بە شیوازی تێکەڵە (Superposition) کاردەکات لە کاتی ئەنجامدانی هەر کردارێکدا بەسەری یەکێک لە ئەگارەکان لەسەر هەموو ئەگەرەکانی تریش ڕوودەدات، هەر بۆیەش کۆمپیوتەری بڕ دەتوانێت چەند کردارێکی ژمارەی بکات لە یەککاتدا بەشێوازیکی هاوتەریب (Parallel)، کەواتە لە سیستەمێکدا کە (N) کیوبیت لەخۆدەگرێت دەتوانێت ( {2^N}) کرداری ژمارەی ئەنجام بدات، ئەمەش کاریگەری ڕاستەوخۆی دەبێت لە کەمکردنەوەی کات و کەم بەکارهێنانی خەزنە (Memory) بە شێوەیەکی کاریگەر.

 


وێنەی چوارهەم: لە خانەیەکی تۆمارکەر کە سێ بیت لە خۆ دەگرێت لە کاتی ئەنجام دانی هەر کردارێک بەسەر یەکێک لە خانەکەن ئەوا لەسەر هەموو ئەگەرەکاندا ئەنجام ئەدرێت!

 

هێزو توانای کۆمپیوتەرە بڕ-یەکان

بێگومان هۆکاری سەرەکی دروستکردنی ئەم کۆمپیوتەرە بڕ-یانە بریتیە لە بەرەو پێشبردنی بواری تەکنەلۆژیا بە واتایەکی تر بتوانین بە خێراییەکی زیاتر ئەو کارو فرمانانەی هەمانە ئەنجامی بەین ئەمەش هۆکار و جیاکەرەوەی سەرەکی ئەم کۆمپیتەرەیەک بە بەراورد لەگەڵ کۆمپیوتەری کلاسیکی، هەر بۆیە ئەمە کۆمپیوتەرە دەبێتە وەرچەرخانێکی گرنگ لەبواری تەکنەلۆژیادا بە جۆڕیک ناتوانرێت بیری لێبکرێتەوە! ئەمەش بۆ ئەو توانایەی دەگەڕێتەوە لە شیکارکردنی هاوکێشە بیرکاریەکان بە ماوەیەکی زۆر کەم بەهۆی بنچینەی میکانیکی بڕ-ەوە! یەکێک لە نموونە باوەکان کە ئەم کۆمپیوتەرە دەتوانی چارەسەری بکات برتیە لە فاکتەرایز (Factorize)، دۆزینەوەی فاکتەر (فاکتەر: بریتیە لە دۆزینەوەی دوو ژمارەی خۆبەخشی کە سەرجەمی لێکدانیان دەکاتە ژمارەیەکی دیاریکراو) بە یەکێک لە کێشەگەورەکانی کۆمپیوتەری ئەم سەردەمە هەژمار دەکرێت کە لەگەڵ گەورەتر بوونی فاکتەرەکان دۆزینەوەیان قورستر ئەبێت! بۆیە لە ڕووی پارێزگاریکردنەوە هەوڵدراوە سوود لەم کێشەیە وەربگیرێت وە بەکارهێنانیان لە بواری پاراستن و نهێنەپەڕلە کە بۆ پاراستنی پەیوەندی نێوان دوو ناوەند بەکاردێت، چوونکە بۆ دۆزینەوەی کاتی خایەنراو هاتاکوو بتوانرێت نهێنەپەڕلەکە بکرێتەوە بە نوسینی ئاسای پێویستمان بە نزیکەی 6 * {10^211} ساڵ هەیە ئەمە لەکاتێکدا لەگەڵ کۆمپیوتەری بڕ-ی تەنها پێویستت بە چەند خولەکێکە بۆ دۆزینەوەی!


وێنەی پێنجهەم:بەراوردی نێوان کاتی خایەنراو بۆ دۆزینەوەی ژمارەی فاکتەر لە کۆمیوتەری بڕ-ی و کۆمپیوتەری کلایسکی-دا

 

چۆنیەتی دروستکردنی کۆمپیوتەرێکی بڕ-ی

هەمیشە مرۆڤ ئەوانەی بە دەیڵێت ئاسانتر دیارە لە چاو جێبەجێکردنەکەی بەهەمان شێوەش دەربارەی کۆمپیوتەری بڕ-ی لە ڕووی تیۆریەوە ئێمە دەزانین کە چۆن بتوانین کۆمپیوتەرێکی لەم شێوەیە دروستکەین؛ سەرەتا ئەوەی پێویستمانە بریتیە لە دروستکردنی لۆجیک گەیتەکانیی بڕ (Quantum Logic Gates)ـی وە بەستنیان پێکەوە، ئەم گەیتانەش بە هەمان شێوەی لۆجیک گەیتە کلاسیکیەکانە کە هەڵدەستن بە ئەنجامدانی کرداری ژماردن بۆ کیوبیتەکان بەڵام بەوە لەیەک جیادەکرێنەوە کە ئەمان خاوەنی دیاردەی تێکەڵە (Superposition)، وە هەروەها بەکارهێنانی تەنۆلکەکانە لە جێی ڤۆڵتە و دروستکردنی بوارێکی موگناتیسی بۆ ئەوەی بتوانی گۆڕانکاری لە حاڵەتی کیوبیتەکەدا بکەیت (لە سفرەوە بی گۆڕێت بۆ یەک یاخود بە پێچەوانەوە)، وەهەروەها بونیادنانی یەکەی چارەسەری ناوەندی (CPU) تایبەت بەم سیستەمە تاوەکو بتوانێت کار لەسەر کیوبیت-ەکان بکات.

 

وێنەی شەشەم: وێنەی لۆجیک گەیتێکی بڕی (Quantum Logic Gate)

 

کارکردن بۆ دروستکردنی کۆمپیوتەری بڕ-ی لە ئێستادا

لە ئێستادا ئەوەی خەون بوو بۆ دروستکردنی کۆمپیوتەری بڕ-ی لە خەیاڵەوە بوو بەڕاسی، لە ئێستادا تیمێک لە ئەندازیارانی کۆمپانیای گووگڵ و ناسا هەستان بە یەکگرتن لە پێناو دروستکردنی کۆمپیوتەری بڕ-یدا ناوی ئەم کۆمپیوتەرە D-Wave 2X، ئەم کۆمپیوتەرە لە توانایدا هەیە کاری دە هەزار ساڵ لە ماوەی چرکەیەکدا دەکات! واتە دە ملیۆن جار خێراترە لە چاو کۆمپیوتەرە کلاسیکیەکانی ئەم سەردەمەدا! ئەم کۆمپیوتەرە کاردەکات بە سیستەمی ١٠٩٧ کیوبیت-ی کە بەشێوازێکی زۆر گونجاو هەڵدەستێت بە چارەسەر کردنی کێشەکان.

 


وێنەی حەوتەم: کۆمپیوتەری D-Wave 2X کە لەلایەن کۆمپانیانی گووگڵ و ناسا دروستکراوە

 

وێنەی هەشتەم: وێنەی یەکەی چارەسەری ناوەندی (Center Processing Unit) کۆمپیوتەری D-Wave 2X

ئەمەنەش چەند ڤیدیۆیەکن دەربارەی کۆمپیوتەری بڕ-ی (Quantum Computer)

 

ڤیدیۆی یەکەم: باسکردنی کورت دەربارەی کۆمپیوتەری D-Wave X2 System
ڤیدیۆی دووهەم: چۆنیەتی پرۆگرامکردنی کۆمپیوتەری بڕ-ی لەلاین زانای فیزیای میچیۆ کاکو
ڤیدیۆی سێهەم: سوودەکانی کۆمپیوتەری بڕ لەبوارە جیاوازەکانی ژیاندا
ڤیدیۆی چوارهەم: شێوازی کارکردنی ئەم کۆمپیوتەری بڕ-ی

 

 

ئەمە سەرەتایەکە بۆ داهاتوویەکی جیاواز لەو ژیانەی ئێستا هەمانە!

لێدوانێک بنووسە