حاسوب كمي يحطم الرقم القياسي الذي سجلته جوجل

أعلنت شركة الحوسبة الكمومية Quantinuum مؤخرًا عن كمبيوتر كمي تقول إنه تفوق على نتيجة كمبيوتر Google التاريخي بمقدار 100 ضعف.

استخدمت نتيجة جوجل لعام 2019 اختبارًا محددًا يسمى معيار الإنتروبيا المتقاطعة الخطية في محاولة لإثبات التفوق الكمي، النقطة التي تتفوق فيها أجهزة الكمبيوتر الكمومية على أجهزة الكمبيوتر العادية (أو الكلاسيكية) المتطورة.

ماذا بالضبط يكون حاسوب كمي؟

تعمل أجهزة الكمبيوتر الكمومية على البتات الكمومية. وتشبه البتات الكمومية البتات العادية في أجهزة الكمبيوتر، إلا أن قيمتها يمكن أن تكون 0 و1 في نفس الوقت. وبفضل هذه الخاصية الكمومية، تستطيع أجهزة الكمبيوتر التفكير في حلول أكثر لمشكلة ما بشكل أسرع من الكمبيوتر الكلاسيكي. وفي النهاية، ينبغي لأجهزة الكمبيوتر الكمومية أن تكون قادرة على حل المشكلات التي لا تستطيع أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية حلها.

ولكن أجهزة الكمبيوتر الكمومية لا تبدو مثل أجهزة الكمبيوتر العادية. وذلك لأن وحدات البت الكمومية الخاصة بها غالباً ما تكون عبارة عن ذرات فائقة التبريد، مرتبة في مصفوفة. وعند تبريدها إلى هذه الدرجة، تدخل الذرات في حالة كمية. وفي اللحظة التي تصبح فيها قيمة أي من وحدات البت الكمومية مؤكدة، تفقد الحالة الكمية تماسكها وتنهار العملية الكمية. ولهذا السبب، فإن أجهزة الكمبيوتر الكمومية كما هي موجودة حالياً لا توجد إلا في بيئات بحثية ومختبرية مخصصة.

ماذا فعل الكمبيوتر الكمومي Quantinuum؟

تفوق الكمبيوتر الكمومي على إنجاز مهم في عام 2019 باستخدام معالج Sycamore التابع لشركة Google، والذي استغرق حوالي 200 ثانية لأداء مهمة قد تستغرق حوالي 10 آلاف عام لإتمامها بواسطة حاسوب فائق كلاسيكي متطور.

ولتحقيق هذه النتيجة، قام فريق Quantinuum بترقية معالج H2-1 من نظام 32 كيوبت إلى نظام 56 كيوبت، مما أدى إلى زيادة كبيرة في قدرته الحاسوبية. ووفقًا لبيان صادر عن Quantinuum، قام الكمبيوتر الكمي الخاص به أيضًا بتشغيل خوارزميته بقوة أقل بنحو 30000 مرة مما كان ليتطلبه جهاز كمبيوتر كلاسيكي لتشغيل العملية.

ومن المهم أن الكمبيوتر Quantinuum حقق رقمًا قياسيًا جديدًا لمعيار الإنتروبيا المتقاطعة، وهو مقياس يستخدم لمقارنة أداء أجهزة الكمبيوتر الكمومية المختلفة. يقيس المعيار قوة النظام الكمومي؛ فكلما كان النظام أكثر ضوضاء، كانت نتائجك أسوأ (أقرب إلى الصفر من 1). كانت درجة Google لعام 2019 على معيار الإنتروبيا المتقاطعة ~.002؛ وكانت درجة H2-1 ~.35. “على النقيض من الإعلانات السابقة المرتبطة بتجارب XEB، فإن 35٪ هي خطوة مهمة نحو حد الدقة المثالي بنسبة 100٪ حيث تكون الميزة الحسابية لأجهزة الكمبيوتر الكمومية واضحة في الأفق”، كما ذكر أحد أعضاء Quantinuum. يطلق. الفريق بحث يتم استضافته حاليًا على خادم الطباعة المسبقة arXiv.

ماذا تفعل أجهزة الكمبيوتر الكمومية أيضًا؟

تُعَد أجهزة الكمبيوتر الكمومية بمثابة منصات اختبار لمستقبل المعلومات ــ أي الطريقة التي يخزن بها الناس البيانات وينقلونها، فضلاً عن حساب المعلومات الجديدة. وفي العام الماضي، أظهر فريق مختلف من الباحثين كيف يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكمومية أن تجري عمليات حسابية بطريقة تشبه إلى حد كبير السفر عبر الزمن.

في ذلك الوقت، قال ديفيد أرفيدسون-شوكور، عالم الفيزياء الكمومية بجامعة كامبريدج والمؤلف الرئيسي للدراسة، لموقع جيزمودو: “يبدو أن التجربة التي نصفها من المستحيل حلها باستخدام الفيزياء القياسية (وليس الكمومية)، التي تتبع السهم الطبيعي للزمن. وبالتالي، يبدو الأمر كما لو أن التشابك الكمومي يمكن أن يولد حالات تبدو فعليًا وكأنها سفر عبر الزمن”.

في العام السابق، ادعى فريق آخر أنه تمكن من إنشاء ثقب دودي كمي – وهو عبارة عن بوابة يمكن من خلالها للمعلومات الكمية أن تنتقل بشكل فوري.

كما كان جهاز Quantinuum هو الذي يدير دائرة الأخبار (دون قصد). ففي عام 2022، تمكن فريق يستخدم جهاز كمبيوتر Quantinuum من إنشاء مرحلة جديدة من المادة عن طريق تفجير البتات الكمومية بالليزر لقراءة تسلسل فيبوناتشي.

قد تبدو الحوسبة الكمومية وكأنها خيال علمي، وذلك لأنها تبدو غريبة للغاية عندما نستغل عالمًا خارج الفيزياء الكلاسيكية لإجراء حسابات معقدة. ولكن الأنظمة تتحسن باستمرار، وتطبيقاتها متنوعة (رغم أن بعضها يقترب من الأحلام). وفي الوقت الحالي، يقتصر الأمر على إعدادات البحث، ولكن أجهزة الكمبيوتر الكمومية تعمل ببطء على خلق عالم الغد اليوم.