تکثیرشدن رایانه فوق‌سریع

به گزارش واحد فناوری اطلاعات سایبربان؛ محققان دانشگاه منچستر با طراحی این کامپیوتر، عملی بودن تئوری قدیمی ماشین تورینگ غیرقطعی (NUTM) را نشان دادند؛ تئوری این ماشین برای شبیه‌سازی الگوریتم‌های بسیار پیچیده مطرح‌شده است و به معنی کامپیوتری است که بتوان آن را برنامه‌ریزی کرد تا هر آنچه را سایر دستگاه‌ها اعم از کامپیوترهای الکترونیکی و کوانتومی پردازش می‌کنند، محاسبه کند.

محققان دانشگاه منچستر که نتایج تحقیقاتشان در نشریه Royal Society Interface منتشر می‌شود، رایانه مبتنی بر مولکول‌های DNA را سریع‌ترین کامپیوتر جهان با کمترین انرژی مصرفی و بالاترین کار آیی در حل مسائل لاینحل محاسباتی معرفی کرده‌اند.

دکتر رأس کینگ مدیر این پروژه تحقیقاتی عملکرد کامپیوتر مبتنی بر مولکول‌های DNA را به زبان ساده این‌گونه بیان کرد: کامپیوترهای الکترونیکی هنگامی‌که در محاسبات به دوراهی (ماز) می‌رسند، ناچارند یک‌راه را انتخاب و محاسبات و جستجو را در آن مسیر ادامه دهند؛ اما کامپیوتر ساخت محققان منچستر نیازی به انتخاب ندارد زیرا در چنین وضعیتی، تکثیر می‌شود و با پیگیری راه‌های موجود، سرعت محاسبات و جستجو به میزان بسیار قابل‌توجهی افزایش می‌یابد. برخلاف کامپیوترهای الکترونیکی که بر اساس اعداد ثابت تراشه‌های سیلیکونی قرار دارند، ماشین NUTM از مولکول‌های DNA ساخته‌شده است و از آن‌ها برای تکثیر استفاده می‌کند. این کامپیوتر جدید به هیچ دستور‌العملی نیازمند نیست؛ بلکه تمام محاسبات و پردازش توسط قابلیت ویرایش و برنامه‌ریزی مجدد مولکول DNA صورت می‌گیرد.

بر اساس این گزارش، البته کامپیوترهای کوانتومی و بیت‌های کوانتومی نیز این قابلیت را دارند که مسیرهای متفاوتی را همزمان تولید و طی کنند؛ ولی این قابلیت به شرطی است که دوراهی (ماز) موردنظر تقارن‌های خاصی داشته باشد که این محدودیت کاربرد و سازگاری آن‌ها را کاهش می‌دهد. در عملکرد ماشین NUTM این محدودیت وجود ندارد.

**کامپیوترهای کوانتومی

برای انجام محاسبات در کامپیوترهای معمولی به دو حالت مجزا یعنی صفر و یک نیاز است؛ اما در کامپیوترهای کوانتومی این کار با استفاده از جهت چرخش الکترون‌ها (اسپین) به دست می‌آید. به‌عنوان‌مثال چرخش الکترون به سمت راست را ۱ و به سمت چپ صفر می‌نامیم که البته الکترون می‌تواند به هر جهت دلخواه دیگر نیز چرخش کند. این منطق شبیه منطق کامپیوترهای امروزی است، یعنی یا صفر و یا یک؛ اصلی که در منطق کامپیوترهای کوانتومی، آن‌ها را از کامپیوترهای امروزی متمایز می‌کند، اصل برهم‌نهی کوانتومی است.
طبق این اصل، الکترون‌ها می‌توانند در یک‌لحظه هم به سمت چپ‌چرخش کنند و هم به سمت راست و یا به هر جهت دیگر. به‌عبارت‌دیگر در بیت کوانتومی فقط صفر و ۱ نداریم، بلکه حالت سوم و حالت‌های بسیار دیگر هم وجود دارد که ترکیبی از صفر و ۱ است؛ بنابراین اگر محاسبه‌ای را با استفاده از الکترون انجام دهید، می‌توانید همزمان حالت‌های مختلف آن را روی صفر و ۱ انجام دهید که مسلماً قدرت، دقت و سرعت پردازش این‌گونه محاسبات به‌صورت عجیبی افزایش خواهد یافت.

**محاسبه بر اساس DNA

در کامپیوتر مبتنی بر DNA، به‌جای تراشه‌های سیلیکونی متعارف از مولکول‌های بیولوژیکی استفاده می‌شود و اطلاعات بر اساس الفبای ژنتیکی چهار کاراکتری - آ (آدنین)، جی (گوانین)، سی (سیتوسین) و تی (تیمین) - ارائه می‌شود، درحالی‌که در کامپیوترهای سنتی، این الفبا دو کاراکتری و مبتنی بر مجموعه‌هایی از صفر و یک است.