• رایانش کوانتومی، جهشی ویژه در دنیای پزشکی

رایانش کوانتومی گونه ه­ای از رایانش است که بر اساس قوانین فیزیک کوانتوم عمل می­کند. اما آیا رایانش کوانتومی واقعیتی حقیقی است؟!

چندین دهه است که ابهام و تردید به حرکت در حوزه رایانش کوانتومی دامن زده­اند. حتی برخی ­ها معتقدند که این کار معادل همان ضرب المثل آب در هاون کوبیدن است. اما امروزه گوگل با انتشار مفهوم برتری کوانتومی نقش بزرگی در پایان دادن به تردیدها داشته و موجب شده است که رایانه­ های کوانتومی به نقطه توجه عموم مردم تبدیل گردند.

دستیابی به توانمندی­های بسیار گسترده در زمینه رایانش کوانتومی و رایانه ­های کوانتومی می­تواند نقطه اوجی در خدمات و فناوری­ ها در عرصه پزشکی باشد.

• کلاسیک نبودن طبیعت، عامل اصلی ایجاد رایانش کوانتومی!

ماشین ­های محاسباتی طراحی شده توسط تورینگ و هم نسل­هایش، موفق شدند در طول جنگ جهانی دوم و پس از اتمام این جنگ به باروری لازم دست پیدا کنند. از جمله موفقیت ها و پیشرفت های این دستگاه می­توان به لامپ­های خلا، ترانزیستورهای ساخت دست و چیپ­ های متراکم مورد استفاده در دنیای امروز اشاره کرد. اصلی­ترین ایده در این سبک از رایانش ­ها به قرار زیر است:

” مسائلی که توانایی نمایش آن­ها با استفاده از اعداد وجود داشته باشد، قابل شبیه سازی هستند”.

آرایش ابرها، تشخیص اشیا گوناگون، ترکیب صداها از جمله مواردی هستند که در صورت وجود توان محاسباتی کافی قابل رایانش با استفاده از ماشین­های متعارفی که بر اساس پردازنده عمل می­کنند، هستند. لازم به ذکر است که استثنائات زیادی نظیر حوزه فیزیک کوانتوم نیز در این زمینه وجود دارد و این دقیقا مصداقی برای گفته ریچارت فاینمن در اوایل دهه 80 میلادی است که گفت شبیه سازی یک سیستم کوانتومی، به وجود یک سیتسم کوانتومی برای انجام این کار نیاز دارد. همین امر موجب شد که وی وجود رایانه های کلاسیک را که تنها رایانه ­های موجود در آن زمان بودند، برای انجام برخی کارها کافی و مناسب نداند.

در اینجا بخوانید:تحول رباتیک در پزشکی و آینده‌ی آن

در آن زمان کی فاینمن وجود رایانه ­های کلاسیک را ناکافی عنوان کرد، نه رایانه­ های کوانتومی و رایانش کوانتومی وجود داشتند و نه حتی ایده ساخت آن­ها به ذهن کسی خطور کرده بود! اما به هر حال نظریه وی موجب باز شدن موضوع و آغاز رقابت نظریه پردازان و دانشمندان عرصه رایانه شد.

• کاربردهای رایانش کوانتومی

متخصصان فعال در عرصه تکنولوژی معتقدند که نخستین کامپیوترهای مبتنی بر رایانش کوانتومی تا ده سال آینده آماده خدمت رسانی به بشر خواهند بود. حضور رایانه­ های مبتنی بر رایانش کوانتومی به حدی حائز اهمیت است که متخصصان فعال در این حوزه آن را تحت عنوان شمارش معکوس برای سال کوانتومی نامگذاری کرده­ اند!

اکثریت انسان­ ها با پایه ­ترین مفاهیم مکانیکی موجود در علم کوانتوم آشنایی کم و بیشی دارند. از عجایب این حوزه می­توان به این نکته اشاره کرد که حتی گاهی اوقات برترین فیزیکدانان را نیز سردرگم می­کند. تکنولوژی و رایانش کوانتومی پتانسی ل­های فوق العاده ­ای دارد که موجب می­شود افراد بهره ­مند از آن در آینده­ ای نه چندان دور و وعده داده شده، برتری­ های چشمگیری در زمینه­ های گوناگون نظیر امور سیاسی، مالی، امنیتی و… در مقایسه با سایر هم ­نوعان خود داشته باشند.

• افزایش قابل توجه سرعت محاسبات در سایه رایانش کوانتومی

کامپیوترهای مورد استفاده در دنیای امروزی دنیایی محدود و باینری دارند که اطلاعات موجود در آن­ها با استفاده از بیت­های صفر و یک کدگذاری می­گردند. یک حالت روشن و صفر حالت خاموش را نشان می­دهد و این یعنی دنیایی از محدودیت در دل سیستمی که بسیار بیش از این­ها از آن انتظار می­رود!

رایانش کوانتومی در رایانه ­های کوانتومی که به زودی بازار را تحت اختیار خواهند گرفت، بر مبنای کوبیت ­ها انجام می­گردد. کوبیت ­ها قادرند که به طور همزمان حالات نامحدودی را به خود اختصاص دهند. برای مثال تصور کنید که رشته­ ای سی تایی از صفر ها و یک ­ها را به کامپیوتری عادی بدهیم. جالب است بدانید که یک میلیارد رشته ممکن از این مقدار صفر و یک وجود دارد که کامپیوتر برای دستیابی به این مقادیر نیازمند محاسبات پیچیده، وقت­گیر و حافظ ه­ای بسیار بالا است. این در حالی است که کامپیوتر های کوانتومی مبتنی بر رایانش کوانتومی این حجم زیاد از محاسبات را در یک لحظه انجام داده و بدین ترتیب موجب صرفه­ جویی در زمان و هزینه خواهند شد.

کامپیوتر های مبتنی بر رایانش کوانتومی قادرند محاسبات هزاران ساله یک رایانه معمولی را در چند ثانیه انجام دهند و این یعنی لذت سرعتی باور نکردنی در دنیایی از محدودیت­ ها!

• امنیت نامحدود، جهشی بزرگ در دنیای پزشکی به لطف رایانش کوانتومی

رایانش کوانتومی علاوه بر این­که جهشی بزرگ در عرصه پزشکی را به دنبال خواهد داشت، امکان فراهم نمودن امنیت سایبری غیرقابل نفوذ و برقراری ارتباطات راه دور را نیز موجب خواهد شد.

در هم تنیدگی کوانتومی پدیده ­ای چشمگیر در دنیای عجیبی است که در آن زندگی می­کنیم. در این پدیده ذرات مستقل از فضای موجود در میان آن­ها و عاری از هر گونه سیگنال قابل شناسایی به یکدیگر وصل هستند و این پدیده مرموزی است که ذهن بسیاری از افراد را به خود مشغول ساخته است. به دلیل عدم وجود محیط قابل لمس و قابل شناسایی در میان ذره­ هایی که با یکدیگر ارتباط دارند، امکان رهگیری اطلاعات وجود ندارد.

تکنولوژی رایانش کوانتومی تاثیر بسیار چشمگیری بر روی تماس­ های خصوصی و امنیت ملی و همچنین امنیت مدارک و اطلاعات پزشکی جا به جا شده دارد.

• علم ژنتیک، علمی متاثر از رایانش کوانتومی

در سال 2003 میلای تمام شدن پروژه ژنوم انسان، عصر جدیدی در پزشکی ایجاد نمود. درک کامل ژنوم انسان این امکان را فراهم می­سازد که درمان­ های پیچیده ­ای که مختص نیازهای فردی هر شخصی می­باشند، برای وی به کار گرفته شوند. اگرچه انسان­ ها نسبت به پیچیدگی ­های DNA انسانی آگاهی کاملی دارند، اما اطلاعات آن­ها در رابطه با کدهای DNA پروتئین ­ها بسیار محدود است.

استفاده از رایانش‌کوانتومی افراد را قادر به ترسیم پروتئین­ ها به روش نقشه برداری ژن­ها می­سازد. رایانش کوانتومی امکان مدل­سازی فعل و انفعالات پیچیده در سطوح مولکولی را در سطح اتم فراهم می­سازد. ارزش این موضوع را زمانی درک خواهیم کرد که نوبت به پایه گذاری تحقیقات جدید در عرصه پزشکی و داروها می­رسد.

رایانش کوانتومی افراد را قادر به مدل­ سازی بیش از 20000 پروتئین و همچنین مدل­ سازی تعامل این پروتئین­ ها با داروهای گوناگون خواهد ساخت. تجزیه و تحلیل تعاملات موجود در میان پروتئین­ ها و داروهای مختلف، حتی آن دسته از داروهایی که هنوز کشف نشده ­اند، موجب هدایت افراد به دستیابی به درمان ­های جدید به منظور درمان بیماری­ های لاعلاجی که هم اکنون انسان­ ها را تهدید می­ کنند، خواهد شد.

سرعت بسیار بالای رایانش کوانتومی را امروزه در خط مقدم تشخیص و درمان بیماری سرطان مورد استفاده قرار می­دهند. تمام این عوامل دست به دست هم داده ­اند تا به حقیقت پیوستن رویای رایانه­ های کوانتومی و رایانش کوانتومی به حقیت، آینده ­ای درخشان را در زمینه خدمات و فناوری­ های پزشکی رقم بزند!