أجهزة الكمبيوتر الكمومية يمكن أن تتفوق على الأجهزة التقليدية في غضون عامين كما أظهرت تجربة IBM "المعيارية"

[عبدالله أسحاق]

أظهرت تجربة جديدة أجرتها أجهزة كمبيوتر IBM أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية يمكن أن تتفوق قريبًا على أجهزة الكمبيوتر الرقمية التقليدية في المهام العملية في العامين المقبلين.

أظهرت تجربة جديدة من أجهزة كمبيوتر IBM أنه يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكمومية أن تتفوق على الأجهزة التقليدية في الإجابة على الأسئلة العملية في غضون عامين. يلمح العرض التوضيحي إلى أن التفوق الكمومي الحقيقي ، حيث تتفوق أجهزة الكمبيوتر الكمومية على الحواسيب الرقمية التقليدية ، يمكن أن يكون مفاجئًا قريبًا.

قالت سابرينا مانيسكالكو ، المديرة التنفيذية لشركة Algorithmiq الناشئة للحوسبة الكمية ومقرها هلسنكي ، لمجلة Nature News: "هذه الآلات قادمة".

في الدراسة الجديدة ، التي تم وصفها يوم الأربعاء (14 يونيو) في مجلة Nature ، استخدم العلماء الكمبيوتر الكمومي لشركة IBM ، والمعروف باسم Eagle ، لمحاكاة الخصائص المغناطيسية لمادة حقيقية بشكل أسرع من الكمبيوتر الكلاسيكي. لقد حقق هذا العمل الفذ لأنه استخدم عملية خاصة لتخفيف الأخطاء تعوض عن الضوضاء ، وهي نقطة ضعف أساسية في أجهزة الكمبيوتر الكمومية.

تعتمد أجهزة الكمبيوتر التقليدية القائمة على رقائق السيليكون على "بتات" يمكن أن تأخذ قيمة واحدة فقط من قيمتين: 0 أو 1.

على النقيض من ذلك ، تستخدم أجهزة الكمبيوتر الكمومية بتات كمومية ، أو كيوبتات ، يمكن أن تأخذ العديد من الحالات في وقت واحد. تعتمد الكيوبتات على الظواهر الكمومية مثل التراكب ، حيث يمكن للجسيم أن يوجد في حالات متعددة في وقت واحد ، وعلى التشابك الكمي ، حيث يمكن ربط حالات الجسيمات البعيدة بحيث يؤدي تغيير أحدهما إلى تغيير الآخر على الفور. من الناحية النظرية ، يسمح هذا للكيوبت بإجراء العمليات الحسابية بشكل أسرع ، وبالتوازي مع ذلك ، ستعمل البتات الرقمية ببطء وبشكل متسلسل.

لكن تاريخياً ، كان لأجهزة الكمبيوتر الكمومية كعب أخيل: الحالات الكمومية للكيوبتات حساسة بشكل لا يصدق ، وحتى أصغر الاضطرابات من البيئة الخارجية يمكن أن تعبث بحالاتها - وبالتالي المعلومات التي تحملها - إلى الأبد. هذا يجعل أجهزة الكمبيوتر الكمومية عرضة للخطأ أو "صاخبة".

في تجربة إثبات المبدأ الجديدة ، قام حاسوب إيجل الفائق 127 كيوبت ، والذي يستخدم كيوبتات مبنية على دوائر فائقة التوصيل ، بحساب الحالة المغناطيسية الكاملة لمادة صلبة ثنائية الأبعاد. ثم قام الباحثون بعد ذلك بقياس الضوضاء الناتجة عن كل من الكيوبتات بعناية. اتضح أن بعض العوامل ، مثل العيوب في مادة الحوسبة الفائقة ، يمكن أن تتنبأ بشكل موثوق بالضوضاء المتولدة في كل كيوبت. ثم استخدم الفريق هذه التنبؤات لنمذجة ما كانت ستبدو عليه النتائج بدون هذه الضوضاء ، حسبما ذكرت مجلة Nature News.

ظهرت ادعاءات التفوق الكمي من قبل: في عام 2019 ، ادعى علماء Google أن الكمبيوتر الكمي للشركة ، المعروف باسم Sycamore ، قد حل مشكلة في 200 ثانية أن الكمبيوتر العادي سيستغرق 10000 عام للتصدع. لكن المشكلة التي تم حلها - بشكل أساسي - بصق قائمة ضخمة من الأرقام العشوائية ثم التحقق من دقتها - لم يكن لها أي فائدة عملية.

على النقيض من ذلك ، ينطبق العرض التوضيحي لشركة IBM على مشكلة مادية حقيقية - وإن كانت مبسطة للغاية.

قال جون مارتينيس ، الفيزيائي في جامعة كاليفورنيا ، سانتا باربرا ، الذي حقق نتيجة Google لعام 2019 ، لـ Nature News: "هذا يجعلك متفائلًا بأن هذا سيعمل في أنظمة أخرى وخوارزميات أكثر تعقيدًا".