الحوسبة الكمومية.. التعريف مع التطورات الحديثة في هذا المجال
Quantum Computing.. Introduction with Recent Developments in This Field
تعرف على ما هي ما هي الحوسبة الكمومية، وتعرف على أحدث التطورات في الحوسبة الكمومية، واطلع على التطورات الحديثة في الحوسبة الكمومية، اكتشف المزيد عن هذا الموضوع.
احصل على تحديثات في الوقت الفعلي مباشرة على جهازك ، اشترك الآن.
منذ تطوير الآلة الحاسبة الإلكترونية في الستينيات، شهد مجال الحوسبة تطورات هائلة. كانت السنوات الأخيرة ثورية بشكل خاص في مجال معالجة المعلومات، حيث جعلت التكنولوجيا الأحلام التي كانت تُعتبر خيالًا علميًا واقعًا ملموسًا. أصبحت أجهزتنا أصغر حجمًا وأكثر تنوعًا، وأصبحت الحوسبة الكلاسيكية (classical computing) أسرع وأكثر كفاءة بشكل هائل.
قائمة المحتويات
نحن الآن ندخل حقبة جديدة من البيانات تُعرف بالحوسبة الكمومية (quantum computing)، والتي تختلف تمامًا عن الحوسبة الكلاسيكية. من المتوقع أن تدفعنا الحوسبة الكمومية إلى المستقبل بسرعة أكبر من خلال تأثيرها على مجالات الذكاء الاصطناعي وتحليل البيانات. ستتيح لنا سرعة وقوة الحوسبة الكمومية التعامل مع بعض من أعقد المشكلات التي واجهتها البشرية على الإطلاق.
ما هي الحوسبة الكمومية
ترتبط الحوسبة الكمومية (Quantum Computing) بالمجال الغامض للفيزياء دون الذرية، حيث تُجرى العمليات الحسابية بناءً على حالات عدم اليقين على المستوى الذري. تستند الحوسبة الكمومية إلى مفهوم أساسي في ميكانيكا الكم يُعرف باسم “التراكب الكمومي”، والذي يعني أن الكيان الواحد يمكن أن يوجد في حالات متعددة في الوقت نفسه.
تُعرّف شركة “جارتنر” الحوسبة الكمومية بأنها “استخدام الحالات الكمومية الذرية لإجراء العمليات الحسابية”. تُستخدم وحدات “الكيوبت” (البتات الكمومية) لتخزين البيانات، وهي قادرة على الاحتفاظ بجميع الحالات الممكنة في آنٍ واحد. حتى عند عزلها ماديًا، يمكن للمعلومات المخزنة في “كيوبت” واحد أن تؤثر على البيانات المخزنة في “كيوبت” آخر، وهذه الظاهرة تُعرف باسم “التشابك الكمومي”.
بعبارات أبسط، تستخدم الحواسيب الكمومية “الكيوبتات” في عملياتها الرقمية، بدلًا من البتات الثنائية التقليدية (0 و 1). نظرًا لأن الذرات تُعد نظامًا فيزيائيًا يمكن أن يوجد في حالتي 0 و1 في الوقت نفسه، يتم استخدامها في الحوسبة الكمومية لتحقيق إمكانيات غير مسبوقة في المعالجة الحاسوبية.
“قد يهمك: أفضل أكواد الخصم وكوبونات التخفيض“
أحدث التطورات في الحوسبة الكمومية
شهدت الأبحاث العلمية في مجال الكم خلال السنوات الأخيرة تطورات ثورية، مما أدى إلى ظهور حواسيب أسرع وأكثر دقة بشكل هائل. لقد أصبحت بعض الأحلام التي كانت تُعتبر خيالًا علميًا حقيقةً بفضل هذه التطورات التكنولوجية.
مؤخرًا، نجح فريق من الباحثين في جامعة أكسفورد في تحقيق أول عملية نقل لاسلكي لخوارزمية كمومية بين معالجين كموميين منفصلين. من خلال الاستفادة من طبيعتها الفريدة، اندمج المعالجان لإنشاء حاسوب قوي قادر على معالجة مشكلات لم يكن بإمكان أي منهما حلها بمفرده، وباستخدام التشابك الكمومي، تمكن الباحثون في أكسفورد من نقل البيانات الأساسية بين الحواسيب بشكل شبه فوري.
بالإضافة إلى ذلك، أصبحت الحوسبة الكمومية أكثر قابلية للتنفيذ بفضل التطورات الحديثة التي جعلت بناءها أكثر بساطة وقابليتها للتوسع أكثر كفاءة. هناك طريقتان رئيسيتان للحوسبة الكمومية: نموذج البوابة (Gate Model) والتقسية الكمومية (Quantum Annealing). حاليًا، هناك حلول كمومية عملية تعتمد على أنظمة التقسية، ومن المتوقع أن تصبح نماذج البوابة متاحة بشكل أسرع مما كان متوقعًا في الأصل. في العام الماضي وحده، شهد كلا النموذجين – التقسية الكمومية ونماذج البوابة – تطورات مذهلة.
“اطلع على: كيف تتسوق عبر الانترنت بذكاء“
التطورات الحديثة في الحوسبة الكمومية
مايكروسوفت (Microsoft) حققت تقدمًا كبيرًا في تسريع الجدول الزمني لتحقيق الحوسبة الكمومية على نطاق واسع. يستخدم معالجها الجديد Majorana 1 جسيمات متعاكسة تمامًا مع بعضها البعض، ويعتمد على تحرك عدد كبير من الإلكترونات بشكل متزامن كما لو كانت جسيمًا واحدًا. تتيح هذه الطريقة توسيع نطاق الكيوبتات بسرعة لتطبيقات عملية. يمتلك هذا المعالج إمكانيات هائلة، حيث يمكن لشريحة واحدة أن تتفوق على أداء جميع الحواسيب التقليدية مجتمعة.
جوجل (Google) كشفت عن استراتيجيتها للحوسبة الكمومية وأطلقت شريحة Willow الجديدة، التي تتميز بتحسينات كبيرة في تصحيح الأخطاء. يمكن لـ Willow استخدام المزيد من الكيوبتات لتوسيع نطاق العمليات وتقليل نسبة الأخطاء. وصفت جوجل هذا التطور بأنه “اختراق” من شأنه تعزيز موثوقية الأنظمة الكمومية. وفقًا لجوجل، فإن الشريحة الجديدة قادرة على إكمال حساب في أقل من خمس دقائق، بينما يتطلب نفس الحساب من أحد أقوى الحواسيب الفائقة اليوم، مثل Frontier في ولاية تينيسي، 10 سيبتيليون سنة، وهو زمن أقدم من عمر الكون نفسه.
اليابان أطلقت أول حاسوب كمومي هجين في التاريخ، يُدعى Reimei، حيث قام مهندسون يابانيون بدمج آلة كمومية مكونة من 20 كيوبت داخل Fugaku، سادس أسرع حاسوب فائق في العالم. يعتمد هذا الحاسوب الهجين على هندسة Quantinuum، ما يجعله خطوة مهمة في الدمج بين الحوسبة الكمومية والتقليدية.
إنتل (Intel) تتخذ خطوات كبيرة نحو تطوير أجهزة كمومية تعتمد على السيليكون، مما يفتح الباب للإنتاج الضخم وزيادة التوسع. يركز أحدث عمل للشركة على ثلاثة مجالات رئيسية: الاختبار بكميات كبيرة، وإمكانية التكرار، وكثافة الكيوبتات. الكيوبتات المصنوعة من السيليكون التي تطورها إنتل أصغر حجمًا وأكثر كثافة من نظيراتها المصنوعة من الموصلات الفائقة والأيونات المحاصرة، ما يجعلها أكثر كفاءة.
آي بي إم (IBM) قدمت نظامها الجديد IBM Quantum System Two، المعروف بمراكز بياناته الكمومية. تعتمد هذه التقنية على بنية كمومية معيارية تجعل توسيع قدرات الحوسبة الكمومية أسهل. كما قامت الشركة بتحديثات كبيرة في العتاد والبرمجيات الخاصة بنظامها الكمومي. وفقًا للعلماء، أصبح الحاسوب الكمومي الأحدث من IBM قويًا بما يكفي لإجراء دراسات علمية عملية، حيث يحتوي على شريحة كمومية مكونة من 156 كيوبت، أسرع 50 مرة من الإصدار السابق.
D-Wave Quantum حققت اختراقًا رئيسيًا من خلال معايرة واختبار معالجها الكمومي الجديد Advantage2™ الذي يحتوي على أكثر من 4,400 كيوبت. يتميز هذا النظام بقدرته على حل المشكلات أسرع بـ 25,000 مرة من سابقه، وإنتاج نتائج أدق بخمس مرات في التطبيقات التي تتطلب دقة عالية. برهن المعالج الجديد عن أداء قوي في مجالات تحسين الأنظمة، والذكاء الاصطناعي، وعلوم المواد، متجاوزًا النظام الحالي في 99% من اختبارات مشكلات الإرضاء الكمومي (Satisfiability Problems).
Quantinuum أطلقت مؤخرًا أول حاسوب كمومي محاصر بالأيونات (Trapped-Ion) بقدرة 56 كيوبت في الصناعة. كما حققت إنجازًا رئيسيًا من خلال الوصول إلى “ثلاث تسعات” – 99.9% – من دقة البوابة الثنائية في جميع أزواج الكيوبتات في جهاز إنتاجي. يمثل هذا التطور قفزة كبيرة في تحسين موثوقية الخوارزميات الكمومية لاستخدامات صناعية مختلفة، خاصةً في القطاعات المالية.