الحوسبة الكمية.. إنجاز علمي تاريخي يقرّب البشرية أكثر لتقنية المستقبل

نجحت شركة "جوجل" في تجاوز واحدة من أكبر العقبات التقنية المتبقية في السباق نحو تطوير حواسيب كمية عملية، ما قد يفتح الطريق أمام أول أنظمة كاملة النطاق بحلول نهاية هذا العقد.

وبعد عقود من العمل على تطوير هذه الأجهزة العملية التي تعتمد على مبادئ ميكانيكا الكم، قالت شركة "جوجل" إنها تجاوزت مرحلة مهمة في التغلب على عدم الاستقرار المتأصل في أنظمة الكم.

وكانت النتائج تجذب الانتباه في عالم الحوسبة الكمومية منذ نشرها لأول مرة بشكل غير رسمي في أغسطس، لكنها نُشرت، الإثنين، في مجلة "ناتشر" بعد مراجعتها من قِبل الأقران.

للاطلاع على المزيد من المواضيع والتقارير في صفحة مختارات أرقام

وأصدرت "جوجل" أيضًا تفاصيل عن الشريحة الكمومية الجديدة الأكثر قوة التي صممتها لتنفيذ عرضها التوضيحي، والتي قالت إنها ستساعدها في توسيع نطاق تكنولوجيتها الحالية للوصول إلى "فائدة عملية".

ومنذ طرح فكرة أجهزة الحواسيب الكمومية لأول مرة، كان أحد أكبر الحواجز هو تطوير أنظمة مستقرة بما يكفي للتعامل مع عمليات الحوسبة واسعة النطاق.

ولكن وحدات المعلومات الكمومية، التي تعرف بـ "البت الكمومي" أو "كيوبت"، التي بنيت عليها الأنظمة كانت تحتفظ بحالاتها الكمومية لأجزاء صغيرة من الثانية فقط، وهذا يعني أن أي معلومات تحملها تضيع بسرعة.

وكلما زاد عدد الكيوبتات المشاركة في عملية حسابية وزاد عدد العمليات الحسابية نفسها، زادت الأخطاء، وكان يأمل العلماء في مواجهة هذا باستخدام تقنية تُعرف باسم "تصحيح الأخطاء"، والتي تتضمن ترميز نفس المعلومات في أكثر من كيوبت واحد بحيث يحتفظ النظام ككل بمعلومات كافية لإجراء المعالجة.

ولكن لكي تنجح عملية تصحيح الأخطاء هذه، لا تزال وحدات البت الكمومية الفردية بحاجة إلى أن تكون عالية الجودة بما يكفي لجعل ناتجها المشترك مفيدًا، بدلاً من حدوث ما يعرف بـ "الضوضاء" التي تؤدي إلى تراكم الأخطاء.

في ورقتهم البحثية المنشورة اليوم، قال باحثو "جوجل" إنهم تجاوزوا هذه العتبة المهمة لأول مرة، وأضافوا أنهم عندما انتقلوا من شبكة 3×3 من وحدات البت الكمومية إلى 5×5 و7×7، انخفض معدل الأخطاء بعامل اثنين في كل خطوة.

وقال، "جوليان كيلي"، مدير الأجهزة الكمومية في "جوجل"، إن أحدث النتائج التي توصلت إليها شركته ترقى إلى مستوى دليل أكثر قوة على أنها قادرة على التغلب على عدم الاستقرار المتأصل في النظام مع توسيع نطاق التكنولوجيا إلى آلاف وحدات البت الكمومية التي ستكون مطلوبة لإجراء عمليات حسابية مفيدة.

فيما ذكر "هارتموت نيفين"، رئيس قسم الكم في "جوجل"، أن الخطوات التالية ستكون تقليل معدل الخطأ في مجموعات البتات الكمومية المترابطة بشكل أكبر ثم إظهار أنه يمكن ربط أكثر من مجموعة من هذه البتات الكمومية لأداء عمليات حوسبة مفيدة.

وقارن الخبراء في هذا المجال إنجاز "جوجل" بإنجاز علمي آخر، وهو أول تفاعل نووي متسلسل من صنع الإنسان في عام 1942، بحسب تقرير لصحيفة "فايننشال تايمز".

وكان هذا الإنجاز التقني متوقعًا منذ فترة طويلة من الناحية النظرية، لكن الأمر تطلب تطورًا مستمرًا في المعدات على مدى سنوات عديدة لجعله عرضًا عمليًا ممكنًا.

من جانبه، قال "ويليام أوليفر"، أستاذ الفيزياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، عن العرض الكمي لـ "جوجل": "تم اقتراح هذا نظريًا في التسعينيات، وكنا ننتظر هذه النتيجة لسنوات عديدة".

فيما قال "سكوت آرونسون"، أستاذ علوم الحاسوب في جامعة تكساس في أوستن: "غالبًا ما يستغرق الأمر عقودًا من الزمن حتى تلحق الهندسة بالنظرية، وهذا ما نراه هنا".

وتستطيع الحواسيب الكمية إجراء المليارات من العمليات الحسابية الجديدة في أبعاد مختلفة وفي وقت واحد، وهذا يمكّنها من تنفيذ عمليات بسرعة يصعب استيعابها، وفق شركة "آي بي إم".

وفي مثال على ذلك عام 2019، استغرق الحاسوب الكمي الذي صنعته شركة "جوجل" أكثر من 3 دقائق بقليل لحل عملية حسابية قد يستغرق حاسوب تقليدي خارق 10 آلاف عام لحلها.

ومن المتوقع أن تغير الحواسيب الكمية العملية وجه الكثير من الصناعات، وسيكون لها تأثير كبير في الطريقة التي تدار بها الأعمال التجارية، وستؤثر كذلك في مجالات مثل، التمويل وإدارة المخاطر والأمن السيبراني وعلم المواد والطاقة والخدمات اللوجيستية.

المصدر: أرقام- فايننشال تايمز