في يونيو، ادعى أحد المسؤولين التنفيذيين في مجال الحوسبة في شركة IBM كانت أجهزة الكمبيوتر الكمومية تدخل مرحلة "المنفعة".حيث تصبح الأجهزة التجريبية ذات التقنية العالية مفيدة. وفي سبتمبر/أيلول، ذهبت كبيرة العلماء الأستراليين كاثي فولي إلى حد الإعلان عن "فجر عصر الكم".
هذا الأسبوع فيزيائي أسترالي فازت ميشيل سيمونز بأعلى جائزة علمية في البلاد لعملها في تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية القائمة على السيليكون.
من الواضح أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية تمر بلحظة. ولكن – لنرجع إلى الوراء قليلًا – ماذا بالضبط؟ . هم؟
ما هو الكمبيوتر الكمي؟
طريقة واحدة للتفكير أجهزة الكمبيوتر من حيث أنواع الأرقام التي يعملون معها.
تعتمد أجهزة الكمبيوتر الرقمية التي نستخدمها كل يوم على الأعداد الصحيحة (أو الأعداد الصحيحة) ، يمثلون المعلومات كسلاسل من الأصفار والآحاد التي يعيدون ترتيبها وفقًا لقواعد معقدة. هناك أيضًا أجهزة كمبيوتر تمثيلية، والتي تمثل المعلومات كأرقام متغيرة باستمرار (أو أرقام حقيقية)، يتم التحكم بها عن طريق الدوائر الكهربائية أو الدوارات أو السوائل المتحركة.
وفي القرن السادس عشر، اخترع عالم الرياضيات الإيطالي جيرولامو كاردانو نوعًا آخر من الأرقام يسمى ارقام مركبة لحل المهام التي تبدو مستحيلة مثل إيجاد الجذر التربيعي لعدد سالب. في القرن العشرين، مع ظهور فيزياء الكم، تبين أن الأعداد المعقدة تصف أيضًا بشكل طبيعي التفاصيل الدقيقة للضوء والمادة.
في التسعينيات، اصطدمت الفيزياء وعلوم الكمبيوتر عندما تم اكتشاف أنه يمكن حل بعض المشكلات بشكل أسرع بكثير باستخدام الخوارزميات التي تعمل مباشرة مع الأعداد المعقدة كما تم تشفيرها في فيزياء الكم.
وكانت الخطوة المنطقية التالية هي بناء أجهزة تعمل بالضوء والمادة لإجراء تلك الحسابات لنا تلقائيًا. وكانت هذه ولادة الحوسبة الكمومية.
لماذا تعتبر الحوسبة الكمومية مهمة؟
نحن عادة نفكر في الأشياء التي تقوم بها أجهزة الكمبيوتر لدينا من حيث أنها تعني شيئًا بالنسبة لنا، مثل موازنة جدول البيانات الخاص بي، وإرسال الفيديو المباشر الخاص بي، والعثور على رحلتي إلى المطار. ومع ذلك، كل هذه هي في نهاية المطاف مشاكل حسابية، مصاغة بلغة رياضية.
نظرًا لأن الحوسبة الكمومية لا تزال مجالًا ناشئًا، فإن معظم المشكلات التي نعرف أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية ستحلها تتم صياغتها بالرياضيات المجردة. سيكون لبعض هذه التطبيقات تطبيقات "في العالم الحقيقي" لا يمكننا توقعها بعد، لكن البعض الآخر سيجد تأثيرًا فوريًا أكثر.
أحد التطبيقات المبكرة سيكون التشفير. ستكون أجهزة الكمبيوتر الكمومية قادرة على كسر خوارزميات تشفير الإنترنت الحاليةلذا سنحتاج إلى تقنية تشفير مقاومة للكم. سيستخدم التشفير الآمن والإنترنت الكمي بالكامل تكنولوجيا الحوسبة الكمومية.
في علم المواد، ستكون أجهزة الكمبيوتر الكمومية قادرة على محاكاة الهياكل الجزيئية على المستوى الذري، مما يجعل اكتشاف مواد جديدة ومثيرة للاهتمام أسرع وأسهل. قد يكون لهذا تطبيقات مهمة في بطارياتوالأدوية والأسمدة والمجالات الأخرى القائمة على الكيمياء.
ستعمل أجهزة الكمبيوتر الكمومية أيضًا على تسريع العديد من مشكلات التحسين الصعبة، حيث نريد العثور على الطريقة "الأفضل" لفعل شيء ما. وهذا سيسمح لنا بمعالجة مشاكل واسعة النطاق في مجالات مثل الخدمات اللوجستية، والتمويل، والتنبؤ بالطقس.
تعلم الآلة وهو مجال آخر حيث يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكمومية تسريع التقدم. يمكن أن يحدث هذا بشكل غير مباشر، من خلال تسريع الإجراءات الفرعية في أجهزة الكمبيوتر الرقمية، أو بشكل مباشر إذا أمكن إعادة تصور أجهزة الكمبيوتر الكمومية كآلات تعلم.
ما هو المشهد الحالي؟
في عام 2023، ستنتقل الحوسبة الكمومية من مختبرات الطابق السفلي لأقسام الفيزياء بالجامعات إلى مرافق البحث والتطوير الصناعي. وتدعم هذه الخطوة دفاتر شيكات الشركات المتعددة الجنسيات وأصحاب رؤوس الأموال الاستثمارية.
النماذج الأولية للحوسبة الكمومية المعاصرة - تم إنشاؤها بواسطة IBM, شراء مراجعات جوجل, ايون كيو, Rigettiوغيرها - لا تزال بعيدة عن الكمال.
إن الآلات اليوم متواضعة الحجم ومعرضة للأخطاء، فيما يسمى ""الكم المتوسطة الحجم صاخبة"مرحلة التطوير. الطبيعة الدقيقة للأنظمة الكمومية الصغيرة تعني أنها عرضة للعديد من مصادر الخطأ، وتصحيح هذه الأخطاء يمثل عقبة فنية كبيرة.
الكأس المقدسة عبارة عن كمبيوتر كمي واسع النطاق يمكنه تصحيح أخطائه. يسعى نظام بيئي كامل من الفصائل البحثية والمؤسسات التجارية إلى تحقيق هذا الهدف من خلال أساليب تكنولوجية متنوعة.
الموصلات الفائقة، الأيونات، السيليكون، الفوتونات
يستخدم النهج الرائد الحالي حلقات من التيار الكهربائي داخل دوائر فائقة التوصيل لتخزين المعلومات ومعالجتها. هذه هي التكنولوجيا التي اعتمدتها شراء مراجعات جوجل, IBM, Rigetti، وغيرها.
هناك طريقة أخرى، وهي تقنية "الأيونات المحاصرة"، تعمل مع مجموعات من الجسيمات الذرية المشحونة كهربائيًا، باستخدام الاستقرار المتأصل للجسيمات لتقليل الأخطاء. وقد قاد هذا النهج ايون كيو و هانيويل.
والطريق الثالث للاستكشاف هو حصر الإلكترونات داخل جزيئات صغيرة من مادة شبه موصلة، والتي يمكن بعد ذلك دمجها في تكنولوجيا السيليكون الراسخة للحوسبة الكلاسيكية. الحوسبة الكمومية للسيليكون يتابع هذه الزاوية.
هناك اتجاه آخر يتمثل في استخدام جزيئات الضوء الفردية (الفوتونات)، والتي يمكن معالجتها بدقة عالية. تقوم شركة تدعى PsiQuantum بالتصميم دوائر "الضوء الموجه" المعقدة لإجراء الحسابات الكمومية.
لا يوجد فائز واضح حتى الآن من بين هذه التكنولوجيات، وربما يكون النهج الهجين هو الذي يسود في نهاية المطاف.
إلى أين سيأخذنا المستقبل الكمي؟
إن محاولة التنبؤ بمستقبل الحوسبة الكمومية اليوم تشبه التنبؤ بالسيارات الطائرة وينتهي الأمر بكاميرات في هواتفنا بدلاً من ذلك. ومع ذلك، هناك عدد قليل من المعالم التي يتفق العديد من الباحثين على أنه من المرجح أن يتم التوصل إليها في العقد المقبل.
تصحيح الخطأ الأفضل هو خطأ كبير. نتوقع أن نشهد انتقالًا من عصر الأجهزة المزعجة إلى الأجهزة الصغيرة التي يمكنها الحفاظ على العمليات الحسابية من خلال تصحيح الأخطاء النشط.
والسبب الآخر هو ظهور التشفير ما بعد الكمي. وهذا يعني إنشاء واعتماد معايير التشفير التي لا يمكن كسرها بسهولة بواسطة أجهزة الكمبيوتر الكمومية.
كما تلوح في الأفق أيضًا فوائد تجارية عرضية للتكنولوجيا، مثل الاستشعار الكمي.
إن إظهار "الميزة الكمية" الحقيقية سيكون أيضاً تطوراً محتملاً. وهذا يعني تطبيقًا مقنعًا حيث يتفوق الجهاز الكمي بلا شك على البديل الرقمي.
والهدف الممتد للعقد القادم هو إنشاء حاسوب كمي واسع النطاق خالي من الأخطاء (مع تصحيح الأخطاء النشط).
وعندما يتحقق هذا، يصبح بوسعنا أن نكون على ثقة من أن القرن الحادي والعشرين سيكون "عصر الكم".
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.
حقوق الصورة: هناك حاجة إلى جهاز تبريد معقد للحفاظ على درجات حرارة العمل فائقة البرودة التي يتطلبها الكمبيوتر الكمي فائق التوصيل / IBM
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://singularityhub.com/2023/10/19/quantum-computers-in-2023-where-they-are-now-and-whats-next/
