الكمبيوتر الكمومي: تم الاختبار ، ولكن العالم الحقيقي يستخدم بعيدًا جدًا

في الحوسبة الكلاسيكية ، تتآمر الحرارة مع الوقت لفرض قيود على الممكن. في عصر الأنابيب المفرغة ، لم يكن من الممكن إكمال العمليات الحسابية المطولة لأن المعدات كانت ستنضب.

في منتصف سبتمبر ، ظهرت ورقة بحثية كتبها علماء في 14 مؤسسة ومختبرًا ، بقيادة Google AI Quantum في ماونتن فيو ، على موقع ويب ناسا. (المصدر: Googleblog)

لا تحتاج الحكومة إلى تحريض نفسها بعد الآن على الوصول إلى الاتصالات الآمنة على وسائل التواصل الاجتماعي ، لأن الكمبيوتر الكمومي ، الذي تمت المطالبة للتو ، سيعرض أمان التشفير زائدة عن الحاجة.

ما تمت المطالبة به والمتنازع عليه

في منتصف سبتمبر ، ظهرت ورقة بحثية كتبها علماء في 14 مؤسسة ومختبرًا ، بقيادة Google AI Quantum في Mountain View ، على موقع ناسا على الويب ، واختفت بشكل غامض ، تاركة المجتمعات العلمية والرياضية تتقلب بلا كلل في أعقابها. لم يكن حماسهم غير مبرر ، لأن الصحيفة ادعت التفوق الكمومي - تطوير آلة كمومية تسمى Sycamore يمكنها حل المشكلات التي لا تستطيع أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية ، لأسباب عملية.

في الحوسبة الكلاسيكية ، تتآمر الحرارة مع الوقت لفرض قيود على الممكن. في عصر الأنابيب المفرغة ، لم يكن من الممكن إكمال العمليات الحسابية المطولة لأن المعدات كانت ستنضب. تولد الدوائر المتكاملة لأشباه الموصلات الحديثة أيضًا حرارة ، ليست كافية للحرق ، ولكنها كافية لإبطاء السرعة. تدعي Google أن Sycamore حل مشكلة في حوالي 200 ثانية والتي كانت ستستغرق جهاز كمبيوتر عملاقًا في الدرجة الأولى حوالي 10000 عام. النتائج - في الورقة التي اختفت بشكل غامض - ظهرت رسميًا في Nature يوم الأربعاء ، مما عزز الادعاء بأن عتبة في الحوسبة ، المتوقعة منذ أن افتتح بول بينيوف وريتشارد فاينمان ويوري مانين المناقشة في الثمانينيات ، قد تم تجاوزها.

في غضون ذلك ، طعن الباحثون في شركة IBM في اكتشاف الجميز ، معتبرين أن الكمبيوتر الكلاسيكي تأخر بمقدار 10000 عام لأنه لم يتم تكوينه بكفاءة. لقد جادلوا بأن الركل على الإطارات وتنظيف المقابس من شأنه أن يسد الفجوة بين قبضة اليد. تظل المسألة معلقة حتى تقوم شركة IBM بتكرار اختبار قياس الأداء. وفقًا لمنهج العلم ، يظل السؤال مفتوحًا حتى ينشر نتائجه الخاصة.

دول متعددة

منذ أن شرح رئيس الوزراء الكندي جاستن ترودو الاحصاء الكمية بالنسبة لصحفي غاضب في معهد Perimeter للفيزياء النظرية ، لم يبقَ الكثير لتفسيره. يكفي أن نقول إنه بينما تعالج الآلات الكلاسيكية أجزاء من المعلومات التي تمثلها الحالات 0 و 1 ، والتي تمثل تشغيلًا وإيقافًا ، فإن الآلات الكمومية تتلاعب بالكيوبتات أو البتات الكمومية. لديهم خاصيتين يمكنهما معالجة البيانات ذات الرتب الأعلى من حيث الحجم - التراكب والتشابك.

على الرغم من اختلاف طبيعة العالمين الكمي والعوالم الإجمالي اختلافًا جوهريًا ، إلا أنه يمكن توضيح ذلك من خلال تشبيه قطة شرودنجر ، وهو حيوان سيئ الحظ محاصر في صندوق به شيء قد يكون مميتًا ، مثل علبة من الغازات السامة. في العالم الإجمالي ، نفترض أن القطة على قيد الحياة حتى يتم إطلاق الغاز ، وبعد ذلك ماتت. لكن على المستوى الكمي ، تنهار الظواهر إلى حالة واحدة فقط عندما يتم ملاحظتها. في جميع الأوقات الأخرى ، فهي موجودة في جميع الحالات الممكنة. يُنظر إلى القطة على أنها ميتة أو على قيد الحياة فقط عندما يفتح المراقب الصندوق. في جميع الأوقات الأخرى ، يكون حيًا وميتًا ، في حالة تراكب. أيضًا ، إذا كان بإمكان القطة إطلاق الغاز عن طريق الخطأ ، فإن حالته وحالة العلبة مرتبطان ارتباطًا وثيقًا.

هذا هو التشابك ، والذي وصفه أينشتاين بالعمل المخيف عن بعد. يمكن لجسيمين دون ذريين متشابكين أن يفصل بينهما سنوات ضوئية ، ومع ذلك يكونان مرتبطين. تستخدم أجهزة الكمبيوتر الكمومية هاتين الخاصيتين لتحقيق سرعات ومساحات حسابية من شأنها أن تهزم آلة كلاسيكية ، عن طريق ترميز البيانات إلى حالات كمومية وإجراء عمليات كمومية عليها.

سوندار بيتشاي مع أحد أجهزة الكمبيوتر الكمومية من Google في مختبر سانتا باربرا ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة. (الصورة من رويترز)

أميال للذهاب

ماذا يعني وصول الحوسبة الكمومية لك ولي؟ ليس كثيرا. ليس على الفور. لأن Sycamore قام فقط بإجراء اختبار معياري ليس له استخدام في العالم الحقيقي ، ولا يمكن لـ Google نشره لتحقيق الهيمنة على العالم الأسبوع المقبل. حتى لو أظهرت تفوقًا كميًا ، فقد يستغرق الأمر سنوات أو عقودًا حتى تصبح التكنولوجيا متاحة مجانًا.

Qubits مستقرة فقط في درجات الحرارة شديدة البرودة ، ويمكن للحكومات والشركات الكبرى فقط أن تأمل في الاحتفاظ بجهاز كمبيوتر كمي في أماكن العمل. سيتعين على بقيتنا الاعتماد على الحوسبة السحابية والبرمجيات كخدمة. ليس الجهاز الأكثر لمعانًا إذا كنت تطمح لاختراق ضوء النهار الحي من Gmail ، على سبيل المثال.

لكن في البداية ، ستكون الحكومات والشركات هي المستخدمين الوحيدين للحوسبة الكمية ، لأنهم فقط هم المهتمون بالأسئلة التي تجيب عليها. تم طرح الكمبيوتر الكمي بواسطة Feynman لنمذجة الأنظمة الكمومية. الآن ، سيتم استخدامه في المختبرات لأنظمة النمذجة الموجودة في العالم الحقيقي فقط في ظل الظروف القاسية ، كما هو الحال في مصادم الهادرونات الكبير.

أحد مكونات الكمبيوتر الكمومي من Google في مختبر سانتا باربرا ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة. (الصورة من رويترز)

ستكون Labs قادرة على إنتاج أعمال متطورة دون الحاجة إلى الاستثمار في البنية التحتية واسعة النطاق ، وقد لا تضطر إلى التعاون عبر الدول والقارات. ستكون أجهزة الكمبيوتر الكمومية مفيدة أيضًا في المهام التي تتعامل مع كميات هائلة من البيانات. سيكون استخراج البيانات والذكاء الاصطناعي من المستفيدين الرئيسيين ، إلى جانب العلوم التي تتعامل مع أحجام البيانات ، من علم الفلك إلى علم اللغة.

لا تفوت من شرح | Dushyant Chautala: يتواصل 'بوذا' هذا البالغ من العمر 31 عامًا مع الجميع ، حيث تجاوز عمره سنه

الجانب المظلم

الجانب المظلم للحوسبة الكمومية هو التأثير التخريبي الذي سيكون لها على تشفير التشفير ، والذي يؤمن الاتصالات وأجهزة الكمبيوتر. يعتمد التشفير على أعداد أولية كبيرة جدًا ، والتي تعد بمثابة البذور التي يتم من خلالها إنشاء مفاتيح التشفير وتبادلها من قبل أطراف المحادثة. إنه يعمل لأن التشفير وفك التشفير غير متماثلين من الناحية التشغيلية. من الأسهل للكمبيوتر أن يضاعف أعدادًا أولية كبيرة جدًا من تحليل منتج إلى الأعداد الأولية المكونة له. يحافظ هذا التفاضل على خصوصية رسائل WhatsApp الخاصة بك ، ولكن إذا تم تسوية الاحتمالات من خلال أجهزة كمبيوتر قوية بشكل كبير ، فإن الخصوصية على الإنترنت ستكون ميتة.

التكنولوجيا ليست الحل دائمًا. في كثير من الأحيان ، تخلق مشاكل جديدة ، والحل يكمن في القانون. بعد فترة طويلة من ولادة وسائل التواصل الاجتماعي والذكاء الاصطناعي ، هناك الآن مطالب لتنظيمها. سيكون من الحكمة تطوير إطار تنظيمي للحوسبة الكمية قبل أن تصبح متاحة على نطاق واسع. إنها تقنية تحويلية لا يمكن توقع استخداماتها المستقبلية ، عبر مجموعة واسعة من القطاعات من تحليل البيانات إلى الجغرافيا السياسية. وبهذا المعنى ، فهي تشبه التكنولوجيا النووية ، التي نظمها نظام عالمي بعد 23 عامًا من هيروشيما بموجب معاهدة عدم انتشار الأسلحة النووية. قد يكون من المفيد تنظيم الحوسبة الكمية الآن ، أو على الأقل تحديد حدود استخدامها المشروع.

شارك الموضوع مع أصدقائك: