ما هي الحواسيب الكمومية؟
في يوليو من هذا العام – 2017 – أعلنت Google أنها ستقدم خدمات الحوسبة التي تشمل أجهزة الكمبيوتر بناءً على مبادئ ميكانيكا الكم. كما قدمت آي بي إم خدمات مماثلة في مايو. ربما هذه الأشياء ليست شائعة ولا يفهمها الكثيرون ، لكن دعونا نجعلها بسيطة.
لفهم الفرق بين أجهزة الكمبيوتر العادية (الكلاسيكية) والكمية ، نحتاج إلى استكشاف مجال فيزيائي لا نتعامل معه عادة في حياتنا اليومية.
إنها فيزياء (كلاسيكية) تشرح الفيزياء التي تشرح ما نراه في الحياة اليومية ما يحدث عندما تصطدم سيارة بمبنى ، والمسار الذي تسلكه الكرة التي يتم رميها ، ولماذا يصعب سحب شيء ما على أرض غير مستوية.
من ناحية أخرى ، تتعامل فيزياء الكم الجسيمات دون الذرية؛ مثل البروتونات والإلكترونات والفوتونات ، تختلف قوانين فيزياء الكم تمامًا عن نظيراتها في الفيزياء الكلاسيكية وتؤدي إلى نتائج غير متوقعة مثل الكتلة السالبة.
يتدافع الفيزيائيون والأكاديميون – والتمويل الحكومي – لتطوير تكنولوجيا تستفيد من فيزياء الكم لبناء أجهزة كمبيوتر عملاقة.
مقدمة موجزة لفيزياء الكم:
في حياتنا اليومية ، نعلم أنه على سبيل المثال ، المصباح مضاء أو مطفأ ، ولا توجد مقايضة. لكن في فيزياء الكم هناك حالة تسمى تراكب هذا يعني أنه يمكن تشغيل وإطفاء المصباح في نفس الوقت! هذه الخاصية الغريبة لها آثار مهمة في الحوسبة.
من ناحية أخرى ، في أجهزة الكمبيوتر العادية (الكلاسيكية) ، تكون وحدة المعلومات إما 0 أو 1 ولا شيء بينهما ، مما يعني أن كل وحدة تحتوي على معلومة واحدة يتم تمثيلها في تغلب قليلاكل نظام كمبيوتر عادي يعتمد عليه.
Qubit – بت الكم – هو النظير الكمومي المرادف للبتات الكلاسيكية.
نظرًا لمبدأ التراكب الكمي ، يمكن أن تكون وحدة واحدة من المعلومات 0 أو 1 في نفس الوقت ، وهذا يتحقق فقط على المستوى الذري ؛ مثل دوران الإلكترون ، أو استقطاب الفوتونات.
أحد العوامل التي تجعل أجهزة الكمبيوتر الكمومية سريعة جدًا في معالجة البيانات هي: أن التغيير الذي يحدث للكيوبت في مكان ما سيؤثر على كيوبتات أخرى ، بينما في أجهزة الكمبيوتر التقليدية تكون هذه العملية منفصلة تمامًا ؛ لأن أي عملية على أي بت لا تؤثر على أي عملية أخرى.
وتجدر الإشارة إلى أن بناء الحواسيب الكمومية أمر صعب للغاية. كل ما لدينا الآن هو أجهزة كمبيوتر كمومية تحتوي على 16 كيوبت فقط ، بينما تعد Google بجهاز كمبيوتر كمي قريب يحتوي على 49 كيوبت. وغني عن البيان أن حواسيب اليوم تحتوي على عدة غيغابايت ، وكل غيغا بايت يحتوي على 8 مليارات بت كلاسيكية!
يمكن لأجهزة الكمبيوتر العملاقة حل معادلات الرياضيات الفائقة تعقيدوالأهم من ذلك لها قدرة تشفير ممتازة. على سبيل المثال ، يسمح استخدام مفاتيح التشفير الكمي لطرفين بإجراء محادثة سرية لا يمكن تبادلها
التنصت أو الحصول عليها إما بجهاز كمبيوتر عادي أو حتى كمومي.
هذه الأنظمة هي التحدي الحقيقي الذي يحاول العلماء تحقيقه في المستقبل ، وما يعتبر التحدي الأكبر هو إتاحة هذه الأجهزة للجميع في حياتهم اليومية.