حاسوب المستقبل

أيها الحاسوب العزيز، هلّا أرشدتني عبر شوارع المدينة متفاديًا التكدُّسات المرورية! كم سيحب سكانُ المدن الكبرى مثلَ هذا المساعد الرقميّ. ولكن مهمةً معقدةً كهذه ستكون عسيرةً حتى على الحواسيب الخارقة. وعلى العكس، يستطيع الحاسوبُ الكميّ فعلَ ذلك.  

ما هو الحاسوب الكميّ؟ 

تستخدم أجهزةُ الحاسوب الكميّ مبادئ ميكانيكا الكم من أجل معالجة المعلومات. وعلى خلاف الحواسيب التقليدية، فهي لم تعد تعمل بالبتات العادية، بل بالبتات الكمومية، أو بما تُعرف اختصارًا باسم (كيوبتات). وبينما يمكن أن تكون قيمة البتات صفرًا أو واحدًا فقط في كل مرة، فإن قوانين الفيزياء الكميّة تعني أن حالة البتات الكمومية يمكن أن تكون صفرًا أو واحدًا أو كليهما في الوقت ذاته. 

ما الذي تستطيع الحواسيبُ الكميّةُ فعله بصورةٍ أفضل؟ 

بالنسبة للعديد من المهام المُعقَّدة في مجالات الأبحاث الطبية، أو أبحاث المواد والمناخ، أو اللوجستيات، يكون من الضروريّ تنفيذ العديد من خطوات الحساب بالتوازي. تتطلَّب أجهزةُ الحاسوب التقليدية عددًا كبيرًا جدًا من أنوية الحوسبة الفردية، التي تعمل عندئذٍ بشكلٍ متزامن على مهمةٍ ما. ولا تحتاج أجهزةُ الحاسوب الكميّة إلا إلى شريحةٍ واحدة، حيث أن البتات الكمومية المتضمَّنة يمكن أن تكون في عدة حالات في الوقت ذاته. والجدير بالذكر أن الحاسوب الكميّ لا يعمل بوتيرةٍ أسرع بكثيرٍ فحسب، بل يوفر كذلك في استخدام الطاقة. 

هل تُستخدم أجهزة الحاسوب الكميّة بالفعل في حياتنا اليومية؟ 

لا، لا تزال هناك العديد من التحدّيات خلال التنفيذات الفنية؛ ولا تزال أجهزةُ الحاسوب الكميّة آلاتٍ مُعقَّدة وهشة للغاية. تتفاعل البتات الكمومية مع أصغر التأثيرات الخارجية، ويجب حمايتها من الاهتزازات والحقول المغناطيسية والكهربائية. ومن ثمَّ، تكون الأنظمةُ عرضةً للأخطاء. 

أيُّ حاسوبٍ كميّ يعد الأقوى أداءً؟ 

تعد شريحة ويلو (Willow) من جوجل، التي لعب عالمُ الحاسوب الألماني هارتموت نيفين دورًا رئيسيًا في تطويرها، حاليًا أقوى شريحةٍ كمّية. وأبدع فريقُ التطوير نهجًا مبتكرًا لتصحيح الأخطاء. وقد أدَّت مضاعفةُ عدد البتات الكمومية إلى خفض معدل الخطأ إلى النصف. لقد تمكَّنت شريحةُ (ويلو) من حل مسألةٍ معقَّدة من الإحصاء الكمّية في خمس دقائق، في حين أن أقوى حاسوب فائق حاليًا، فرونتير (Frontier)، كان ليستغرق مليارات السنين لحلها. 

هل ستكون هناك أجهزة حاسوب كميّة فقط في مرحلةٍ ما؟ 

ليس في المستقبل المنظور. على الأرجح ستجمع أنظمةٌ هجينة بين الحواسيب التقليدية ونظيرتها الكميّة. يُجري الحاسوب الكميّ عندئذٍ العمليات الحسابية، بينما يضطلع الحاسوبُ التقليديُّ بكل ما عدا ذلك.