ما هي "حواسب الكم" التي تتسابق شركات تكنولوجية في تطويرها؟

عرف عن حواسب الكم بأنها آلات قوية للغاية تمتلك القدرة على حل مشكلات حاسوبية معقدة بأسرع من أي حاسوب تقليدي، ولكن لا تزال هناك خلافات حول الطريقة المثلى التي يمكن بها تطوير هذا النوع من الحواسب الخارقة وسط احتدام السباق بين العديد من الشركات.. وتساءل تقرير نشرته "بي بي سي" عمن سيفوز في هذا السباق.

يمكن لحواسب الكم فائقة السرعة المساهمة في اكتشاف أدوية جديدة وتنفيذ أكثر الأنظمة الرقمية تعقيدا وتصميم مواد جديدة ومعالجة التغيرات المناخية وتطوير الذكاء الاصطناعي، ويحاول علماء الحاسوب والمهندسون حول العالم تطوير أنواع مختلفة من حواسب الكم، فيما تتسابق شركات مثل "آي بي إم" و"جوجل" و"إنتل" و"مايكروسوفت" في هذا المعترك.

ما هي حوسبة الكم؟
 

- بدلا من استخدام الواحد والصفر (بيت)  في تسلسلات طويلة وتقليدية في الحوسبة الكلاسيكية، تستخدم الحوسبة الكمية الـ"كيو بيت" أو "البيت الكمية" الجسيمات الذرية الفرعية.

- يمكن للإلكترونات أو البروتونات على سبيل المثال أن تتشكل في حالتين في نفس الوقت في ظاهرة تعرف بـ"التطابق" والتي ينتج عنها إجراء الحاسوب الكمي حسابات بسرعات خارقة مقارنة بالحواسب التقليدية.

- وصف أحد علماء الحاسب تأثير حواسب الكم بأنه كالقدرة على السير في كل مسار داخل متاهة معقدة للغاية في نفس الوقت، ويمكن لـ"البيت الكمية" التأثير في بعضها البعض حتى لو كانت مترابطة في عملية تسمى في علم الحواسب "التشابك"، وهي عملية تمنح حاسوب الكم قفزات خارقة عن الحواسب التقليدية.

البحث عن الاستقرار
 

- من أبرز الصفات التي تتميز بها "البيت الكمية" بأنها غير مستقرة وعرضة لمشكلات مصادر الطاقة، وهو ما يؤدي بدوره إلى أخطاء في الحسابات، وبالتالي، فإن السباق يعتمد على من سيكتشف طريقة يحقق بها استقرار "البيت الكمية".

- أفادت "آي بي إم" بأن الناقلات فائقة التوصيل لـ"البيت الكمية" تبشر بقدرات خارقة في معالجة عدم استقرار حواسب الكم، وأضافت الشركة أن لديها ثلاثة أنواع من معالجات الكم يمكن للكثير من الأشخاص استخدامها عبر الحوسبة السحابية.

- حتى الآن، دخل أكثر من 94 ألف شخص إلى حاسوب الكم الخاص بـ"آي بي إم" من خلال أكثر من خمسة ملايين تجربة والعديد من الأوراق البحثية.

- أفاد مسؤولو "آي بي إم" بأن العديد من الأشخاص يتعلمون ويجربون حوسبة الكم لدى الشركة ويأملون أنه في خلال الخمس سنوات المقبلة، ستكون حواسب الكم قادرة على معالجة أي مشكلة تعجز أمامها الحواسب التقليدية.

- من ذلك، فإن حاسوب الكم الذي طورته "آي بي إم" يستدعي تخزينه في ثلاجة كبيرة حيث يمكن تخزين الـ"بيت الكمية" في درجات حرارة تقترب من الصفر لضمان الحفاظ على حالته التشغيلية، وهو ما يعني تكلفة باهظة للغاية.

- على ما يبدو، ستصبح الـ"البيت الكمية" فائقة التوصيل من بين أولى التقنيات التي تساعد في تطوير الحواسب الكمية، وشبهها البعض بالأنابيب المفرغة في الحواسب البدائية التي ظهرت قبل أجهزة "الترانزستور".

- تعمل "مايكروسوفت" على الجانب الآخر مع أكاديميين في "كوبنهاجن" على "بيت كمية" أكثر استقرارا كما يبحث علماء في جامعة "أكسفورد" عن طرق لربط الحواسب الكمية الأصغر ببعضها البعض بدلا من تدشين حواسب كمية أكبر بها العديد من الـ"بيت الكمية". 

ما مستقبل الحواسب التقليدية؟
 

- في الوقت الذي يتطلع فيه الكثيرون نحو حواسب الكم، بدأت التساؤلات تطرح بشأن مستقبل الحواسب التقليدية.

- أفاد خبراء بأن الحواسب التقليدية لن تترك بل ستشهد المزيد من التطورات، وفي يوليو/تموز الماضي، طور أحد خريجي جامعة "تكساس" خوارزميات حاسوب كلاسيكي يمكنها حل المشكلات التي لا تقدر عليها سوى حواسب الكم.

- أعلن الاتحاد الأوروبي مؤخرا أنه يعمل على الجيل القادم من الحواسب التي سيمكنهم بواسطتها تنفيذ مليارات المليارات من العمليات الحسابية في الثانية الواحدة، وأطلقت على الحاسوب اسم "Exascale".

- لا تزال حواسب الكم في حاجة للمزيد من التطوير حتى لو تمكن علماء الحاسب من حل مشكلة عدم استقرار الـ"بيت الكمية".

- بالتزامن مع ذلك، تستثمر شركات في تطوير الحواسب الكلاسيكية من خلال تشكيل خوارزميات يمكنها حل الحسابات المعقدة على غرار حواسب الكم.

- أسفرت أبحاث الكم بالفعل عن اكتشاف طريقة جديدة في تبريد الأجهزة وتطوير الرقائق الإلكترونية المستخدمة في تكنولوجيا الألياف الضوئية وأيضا اكتشاف تقنيات تشخيص الأمراض بشكل أسرع.

- كانت الفائدة الحقيقية من الصعود إلى القمر ليست في الذهاب إليه، بل في الوسائل والتقنيات المستخدمة في تحقيق هذا الإنجاز، وينطبق هذا الأمر على حواسب الكم، فليس الإنجاز في تطويرها، بل في التقنيات المستخدمة في تطويرها.