الكمبيوتر الكمومي
2023.02.16
معن حيدر- فينكس:
تابعتُ في اليوتيوب برنامجاً علمياً لقناة DW الألمانية عن:
الكومبيوتر الكمومي Quantum computer
عرضتْ فيه الباحثة غيوستينا، العاملة في مختبرات Google، بعض مزاياه مقارنة بالكومبيوتر الكلاسيكي (كما أسمته) الذي نستخدمه جميعنا حالياً.
ويُتوقع أنْ يُحدث ثورة في بعض المجالات التي تتطلّب كميّة هائلة من المعلومات، مثل علم الأدوية والمواد، والوراثة والجينات، وحركة المرور على الطرقات، وغيرها كثير.
++وكالعادة لجأتُ إلى Google لأسأله عن ذلك الكومبيوتر، فأجاب:
1-يَستخدِم الكمبيوتر الكمومي Quantum computer بعض الظواهر (شبه الغامضة) لميكانيكا أو فيزياء الكمّ لإنجاز عملياته، حيث يمكن أن يتفوّق حتى على أفضل أجهزة الكمبيوتر العملاقة الحالية.
2-الكمّ quantum هو أصغر وحدة منفصلة لأي شيء، على سبيل المثال:
كمّ الضوء عبارة عن فوتون، وكمّ المادة أو الكهرباء عبارة عن إلكترون.
3-نظرية الكمّ Quantum theory هي الأساس النظري للفيزياء الحديثة، تشرح طبيعة وسلوك المادّة والطاقة على المستوى الذرّي ودون الذرّي. يُشار أحيانًا إليها على هذا المستوى بـِ: فيزياء الكمّ وميكانيكا الكمّ.
4-منذ أن دُرِستْ الذرّة لأول مرة في أوائل القرن العشرين، اتضّح أنّ الذرّات لا تتبع القواعد التقليدية للفيزياء: فالإلكترون يُظهر طبيعة مزدوجة، أي أن له طبيعة موجية وطبيعة جسيمية.
كما يُمكن له أنْ يتحرّك للأمام أو للخلف في الزمن نفسه، وأنْ يتواجد في مكانين في وقت واحد.
5-هذه هي السلوكيات أو الظواهر (الغريبة أو شبه الغامضة) التي تهدف أجهزة الكمبيوتر الكمومية إلى استخدامها.
تُعرف إحداها باسم "التراكب" والأخرى باسم "التشابك".
6-في أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية، الوحدة الأساسية للمعلومات هي Bit الذي يمكن أن يأخذ القيمة 0 أو 1، الآحاد أو الأصفار (يشبه المفتاح الكهربائي: تشغيل/عدم تشغيل ON/OFF).
7-في الكمبيوتر الكمومي، تكون الوحدة الأساسية للمعلومات هي Qubit.
وبفضل خاصيّة التراكب يمكن للـ Qubit أن تمثّل 1 أو 0، وكذلك 1 و 0 في نفس الوقت.
8-الحقيقة الأكثر إثارة للاهتمام حول التراكب، هي أنّه: بدلاً من أداء المهام بشكل تسلسلي (أي بزمن تلو الآخر)، مثل الكمبيوتر الكلاسيكي، يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكمومي تشغيل أعداد هائلة من العمليات الحسابية بشكل متوازي (أي بنفس الزمن).
لذلك، يتم تقليل الوقت المستغرَق في معالجة البيانات بشكل هائل.
9- تكون عادة الـ Qubits عبارة عن جسيمات دون ذرية مثل الإلكترونات أو الفوتونات.
يُعدّ إنشاؤها وإدارتها تحدياً علمياً وهندسياً. تستخدم بعض الشركات، مثل IBM و Google و Rigetti Computing، دوائر فائقة التوصيل مبرّدة إلى درجات حرارة أبرد من الفضاء السحيق.
ويستخدم آخرون، مثل IonQ، تقنية حصر ذرات مستقلّة في مجالات كهرومغناطيسية على شريحة سيليكون في غرف فائقة التفريغ من الهواء.
الهدف، في كلتا الحالتين، هو عزل الـ Qubits في حالة كمومية مضبوطة.
10-على سبيل المثال، فإنّ بضع مئات من Qubits المتشابكة تكفي لتمثيل أعداد أكثر من عدد الذرات في الكون.
11-شبّه الفيزيائي الكمومي شوهيني جوس، من جامعة Wilfrid Laurier بكندا، الفرق بين الحوسبة الكمومية والكلاسيكية بالفرق بين المصابيح والشموع:
"المصباح الكهربائي ليس مجرد شمعة أفضل، إنه شيء مختلف تماماً".
وتقول غيوستينا في برنامج قناة DW: هو كالفرق بين الصاروخ (المركبة الفضائية) والطائرة.
12-وتتابع: لكنْ الكومبيوتر الكمومي لن يحل محل الكومبيوتر الكلاسيكي بل سيكمله.
يظل استخدام جهاز كلاسيكي هو الحل الأسهل والأكثر اقتصادا لمعالجة معظم المشاكل.
12-أعلنت Google أنّ لديها، في مختبرها، جهاز كمبيوتر كمّي أسرع 100 مليون مرة من أي جهاز كمبيوتر كلاسيكي.
كما صرّحتْ علنًا أنها ستنتج كمبيوتراً كمياً قابلاً للتطبيق في السنوات الخمس المقبلة، وستصل إلى "التفوّق الكمّي" باستخدام كمبيوتر كمّي بسعة 50 كيلوبت.
13-قالت شركة IBM إنّها ستقدّم أجهزة كمومية تجارية للشركات في غضون عام.
14-تواجه الجامعات والشركات التي تعمل على Qubits نقصاً في الباحثين المهرة في هذا المجال، ونقصاً في المورِّدين لبعض المكونات الرئيسية. ولكن إذا كانت أجهزةالكومبيوتر الجديدة والغريبة هذه تفي بوعودها، فيمكنها تحويل صناعات بأكملها وتحفيز الابتكار العالمي.
++وقبل أن أشكر عمّنا Google على هذه المعلومات القيّمة، وأنا أعاتب نفسي: شو كان بدّك بهالهمّ؟
قال لي: استنى استنى لسه في شغلة حلوة، شوفها:
-هل يستخدم الدماغ البشري الحوسبة الكمومية؟