في غضون العقدين المقبلين ، يعتقد الخبراء أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية ستحل محل أجهزة الكمبيوتر “الكلاسيكية” في مكاتبنا وتحدث ثورة في حياتنا.
من خلال استخدام التأثيرات الفردية لفيزياء الكم ، سيكونون قادرين على تسريع التعلم الآلي ، وحل تغير المناخ واكتشاف عقاقير جديدة ، كما يُعتقد.
الآن ، تدعي Google أنها حققت إنجازًا كبيرًا في سعيها لبناء مثل هذا الجهاز ، من خلال تحقيق “التفوق الكمي” – حل المشكلات التي لا تستطيع أي آلة كلاسيكية القيام بها.
يقول عملاق التكنولوجيا إنه أنشأ حاسوبًا كميًا قادرًا على إجراء حسابات فورية تتطلب حتى أسرع كمبيوتر موجود اليوم 47 عامًا للقيام به.
إذا كان هذا يبدو مألوفًا ، فقد قالت Google إنها حققت تفوقًا كميًا في عام 2019 ، على الرغم من أن هذا الادعاء كان موضع تساؤل في ذلك الوقت من قبل المعارضين.
تدعي Google أنها حققت “تفوقًا كميًا” – باستخدام جهاز كمي لحل المشكلات التي لا تستطيع أي آلة كلاسيكية القيام بها. وفقًا لـ Google ، فإن أحدث إصدار من معالجها الكمي Sycamore يعمل بـ 70 كيوبت ، أكثر من نسخته السابقة من Sycamore التي كانت تحتوي على 53 كيوبت (في الصورة)
أشارت شركة Rival IBM إلى أن المهمة التي تمكن الكمبيوتر الكمومي Sycamore من Google من القيام بها لم تكن صعبة بشكل خاص ويمكن تقنيًا القيام بها بواسطة آلة كلاسيكية وإن كان ذلك أبطأ.
بعد أربع سنوات ، ادعى باحثو Google أنهم ابتكروا آلة أكثر قوة بقدرات تتجاوز الآلات الكلاسيكية – بعبارة أخرى ، التفوق الكمي.
لا يزال من غير الواضح مقدار تكلفة تطوير الكمبيوتر الكمي ، على الرغم من أن MailOnline قد اتصل بشركة Google للحصول على مزيد من المعلومات.
يقول الفريق في ورقتهم المنشورة على خادم arXiv قبل الطباعة ، والتي لم تتم مراجعتها بعد: “أجهزة الكمبيوتر الكمومية تحمل وعدًا بتنفيذ مهام تتجاوز قدرة أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية”.
“نحن نقدر التكلفة الحسابية مقابل الأساليب الكلاسيكية المحسنة ونثبت أن تجربتنا تتجاوز قدرات أجهزة الكمبيوتر العملاقة الكلاسيكية الحالية.”
تستفيد تقنية الكم من التأثيرات المخيفة لفيزياء الكم لتسريع معالجة المعلومات بشكل كبير ، مما قد يؤدي إلى أقوى كمبيوتر على وجه الأرض.
حتى أسرع أجهزة الكمبيوتر الموجودة اليوم – مثل الكمبيوتر العملاق Frontier في ولاية تينيسي – لا تتطابق مع إمكانات أجهزة الكمبيوتر الكمومية.
تستخدم أجهزة الكمبيوتر “التقليدية” أو “الكلاسيكية” لغة معالجة الكود الثنائي ، وهي لغة تستند إلى إحدى الحالتين – الأصفار أو الآحاد.
في الورقة الجديدة ، يوضح Google التفوق الكمي أو الميزة الكمية. يقارن هذا الرسم البياني أداء الكمبيوتر الكمومي 70 كيلوبت مقارنةً بالتكرار السابق (Sycamore-53) والكمبيوتر الكمومي الصيني Zuchongzhi
حتى أسرع أجهزة الكمبيوتر الموجودة اليوم ، مثل الكمبيوتر العملاق Frontier في ولاية تينيسي (في الصورة) ، لا تتطابق مع إمكانات أجهزة الكمبيوتر الكمومية
لكن ميكانيكا الكم تسمح لوحدة من المعلومات الكمومية – بتة كمومية أو “كيوبت” – بأن تكون في حالة صفر ، أو حالة واحدة ، أو كلتا الحالتين في وقت واحد.
وفقًا لـ Google ، فإن أحدث إصدار من معالجها الكمي Sycamore يعمل بـ 70 كيوبت ، أكثر من نسخته السابقة من Sycamore التي كانت تحتوي على 53 كيوبت.
يعني المعالج الكمي الذي يحتوي على 70 كيوبت أنه يمكنه تخزين ومعالجة 70 بتًا كميًا من المعلومات – وهو أمر مستحيل بالنسبة للكمبيوتر الكلاسيكي مهما كان سرعته أو بطئه.
لوضع هذه الزيادة في الطاقة في منظورها الصحيح ، يقول الفريق إن Frontier لن تستغرق سوى 6.18 ثانية لمطابقة حساب من كمبيوتر Google الذي يبلغ حجمه 53 كيلوبتًا ، ولكنها ستستغرق 47.2 عامًا لمطابقة أحدثها.
يقول باحثو Google إن لديهم الآن “الهدف النهائي المتمثل في إثبات الأداء غير التقليدي والتحقق منه لجهازنا الذي يبلغ حجمه 70 كيلوبتًا”.
لم تعلق آي بي إم على عمل جوجل الجديد بعد ، لكن ستيف برييرلي ، الرئيس التنفيذي لشركة الكمبريدج ريفرلين التي تتخذ من كامبريدج مقراً لها ، قال لصحيفة تلغراف إن عمل جوجل الجديد هو “معلم رئيسي”.
وقال: “لقد تم حل الخلاف حول ما إذا كنا قد وصلنا ، أو بالفعل يمكننا الوصول ، إلى التفوق الكمي”.
نظام Q System One من IBM (في الصورة) هو كمبيوتر كمي متاح للشركات والباحثين. يعد IBM Q System One حاسوبًا كميًا قويًا ، لكنه ليس قويًا بما يكفي لتحقيق التفوق الكمي
ومع ذلك ، ردد سيباستيان ويدت ، من مجموعة Ion Quantum Technology في جامعة ساسكس ، الكثير من الانتقادات من عام 2019 – بأن Google لم تثبت بعد حل مشكلة مفيدة مع الكم.
قال ويدت: “هذا دليل رائع على الميزة الكمية”.
على الرغم من كونه إنجازًا أكاديميًا عظيمًا ، إلا أن الخوارزمية المستخدمة ليس لها تطبيقات عملية حقيقية في العالم الحقيقي.
“يجب علينا حقًا الاستفادة من الحوسبة الكمومية – وهي حقبة تبدأ فيها أجهزة الكمبيوتر الكمومية التي تحتوي على آلاف الكيوبتات فعليًا في تقديم قيمة للمجتمع بطريقة لن تتمكن أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية من تقديمها أبدًا.”
قال البروفيسور وينفريد هينسنجر ، مدير مركز ساسكس لتقنيات الكم ، لـ MailOnline: “ حلت Google مشكلة أكاديمية معينة يصعب حسابها على جهاز كمبيوتر تقليدي.
يعد أحدث عرض لهم دليلًا قويًا آخر على أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية تتطور بوتيرة ثابتة.
ستكون الخطوة المهمة التالية هي بناء كمبيوتر كمي يمكنه تصحيح الأخطاء الكامنة في عملياتهم.
تقود جامعة ساسكس مسؤولية المملكة المتحدة لبناء كمبيوتر كمي ، جنبًا إلى جنب مع أمثال شركات التكنولوجيا الكبرى بما في ذلك Google و IBM و Microsoft.
في النهاية ، الهدف هو بناء كمبيوتر كمي “تجاري” – كمبيوتر يمكن شراؤه من قبل أفراد الجمهور.
نظرًا لأن هذا لا يزال بعيدًا عن عقد أو عقدين على الأقل ، في الوقت الحالي ، تقوم الشركات ببناء أجهزة كمبيوتر كمومية “تجريبية” لا تزال في مرحلة البحث والتطوير.
قامت شركة IBM بالفعل بإنشاء آلة كمومية تسمى Q System One ، وهي متاحة للاستخدام من قبل الشركات والباحثين.
بعد الكشف عنه في عام 2019 ، أشار النقاد إلى أنه يحتوي على 20 كيوبت فقط ولم يكن قويًا بما يكفي لتحقيق التفوق الكمي.