"كلما كانت أجهزة الحاسوب أصغر حجمًا، ستَكون أكثر فاعلية"

تَنطبق هذه المقولة العامة على أجهزة الحاسوب والعديد من الأجهزة الإلكترونية الأخرى.

فهل من الممكن أن نحصل على أجهزة أصغر حجمًا وبنفس الخصائص، أو بخصائص أفضل وأقوى من سابقتها؟

أصبحت الحواسيب الكمومية أكثر قربًا من الوصول إلى أن تكسر هذه الحواجز، بأن تقترب المعالجات والترانزستورات وأجزاء الحاسوب الأخرى من حجم الذرة، بحيث تحتوي الإلكترونيات الحديثة على ترانزستورات قائمة على السيليكون يصل حجمها إلى 10 نانومتر، أي أصغر من أصغر خلية فيروسية لا تُرى بالعين المجردة.

على عكس تصنيف العالم للحواسيب الكمومية كنوع الخيال العلمي، فإن أجهزة الحاسوب الكمومية ليست جيلاً جديدًا من أجهزة الحاسوب الكلاسيكية التي تَستخدمها الآن، فهي تَعمل بشكل مختلف كليًا، وتُعد الأفضل في إجراء العمليات الحسابية المعقدة وتستخدمها معظم شركات التكنولوجيا مثل Google وIBM وMicrosoft في عمليات البحث والتطوير.

ما هي الحواسيب الكمومية، وكيف ستَعمل؟

تَعمل أجهزة الحاسوب الكمومية على تسخير الظواهر شبه الغامضة لميكانيكا الكم في سبيل تحقيق قفزة هائلة في قوة المعالجة لتتفوق بدورها على أقوى أجهزة الحاسوب في عصرنا هذا، حيث تَعِد الحواسيب الكمومية المستقبل التكنولوجي بالعديد من التطورات في مختلف المجالات، من علم المادة إلى علم الأدوية.

اقرأ أيضًا: مستقبل الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي: ماذا تعرف عن الحوسبة الكمية؟

تقوم الآن بعض الشركات بالعديد من الإنجازات باستخدام أجهزة الحواسيب الكمية، حيث قاموا بتطوير بطاريات أخف وزنًا وأكثر قوة للسيارات الكهربائية، كما قاموا بابتكار أدوية جديدة وقدموها للعالم.

تستخدم أجهزة الحواسيب الكمومية الكيوبت (Qubits)بدلاً من البِت (Bits)، والتي تكون عادةً جسيمات دون ذرية مثل الإلكترونات أو الفوتونات، حيث يُعد إنشاؤها وإدارتها تحديًا علميًا وهندسيًا لبعض الشركات مثل IBM وGoogle وRighetti Computing.

تحتوي الكيوبتات على بعض الخصائص الكمومية الغريبة التي تعني أن مجموعة متصلة منها يمكن أن توفر قوة معالجة أكبر من نفس عدد البتات الثنائية، مشكِّلةً خصائص كموميَّة تُعرف باسم التراكب (Superposition) وأخرى تُسمى التشابك (Entanglement).

• حالة التراكب: هي قُدرة الكيوبت على التواجد في حالات متعددة في الوقت ذاته، كأن تكون 1 و0 في نفس الوقت، وتُوضع الكيوبتات في حالة تراكب عن طريق مُعالجتها باستخدام أشعة الليزر الدقيقة أو أشعة الميكروويف.
• حالة التشابك: هي حالة تتواجد فيها الكيوبتات بحالة كمومية واحدة، يؤدي تغيير حالة إحدى الكيوبتات إلى تغيير حالة الأخرى بشكل فوري بطريقة يمكن التنبؤ بها، ويحدث هذا، حتى وإن كانت المسافة بينهم طويلة جدًا.

لا أحد يعرف حقًا كيف ولماذا يعمل التشابك، وكان هذا هو السؤال المحير لأينشتاين، لكنه مفتاح قوة أجهزة الحواسيب الكمومية.

في الحاسوب التقليدي، يزيد مضاعفة عدد البتات من قوة الحواسيب في المعالجة، بينما يؤدي ذلك في الحاسوب الكمومي إلى زيادة هائلة في قدرتها على إحداث تداخل في الأرقام، ويعود ذلك إلى خاصية التشابك.

التطبيقات المستقبلية الواعدة لأجهزة الحواسيب الكمومية

أحد أكثر التطبيقات الواعدة لأجهزة الحاسوب الكمومية هو محاكاة سلوك المادة وصولًا إلى المستوى الجزيئي، ونوظفها كالتالي:

• تَستخدم شركات تصنيع السيارات مثل فولكس فاجن ودايملر أجهزة الحاسوب الكمومية لمحاكاة التركيب الكيميائي لبطاريات السيارات الكهربائية للمساعدة في إيجاد طرق جديدة لتحسين أدائها.
• تَستفيد شركات الأدوية من أجهزة الحواسيب الكمومية لتحليل ومُقارنة المركبات التي يُمكن أن تُؤدي إلى ابتكار عقاقير جديدة.
• تَستفيد شركات الطيران مثل إيرباص من الحواسيب الكمومية في حساب مسارات الصعود والهبوط الأكثر كفاءة في استهلاك الوقود للطائرات.
• تَمتلك الحواسيب الكمومية القُدرة على حساب الطُرق المُثلى للحافلات وسيارات الأجرة في المُدن من أجل تقليل الازدحام في الطرقات حسب ما صرحت به شركة فولكس فاجن.
• تُستَخدم الحواسيب الكمومية أيضًا في تسريع التقدم في مجال الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي.

اقرأ أيضًا: ذكاء الآلة: مخاوفنا وآمالنا من الذكاء الاصطناعي العام

متى سيُطَوَّر أول حاسوب كمومي؟

ما زلنا على بُعد سنوات عديدة من الحصول على أجهزة الحواسيب الكمومية التي ستَكون مفيدة على نطاق واسع وفي العديد من المجالات، ولا يَزال عدد الكيوبتات التي ستَكون مطلوبة غير واضح ليطأ أول حاسوب كمِّي أقدامه على الأرض، ويُواصل الباحثون في نفس الرحلة أيضًا البحث عن خوارزميات جديدة لتعزيز أداء الأجهزة الكلاسيكية.

هناك الكثير من الجدل في عالم الأبحاث حول مدى أهمية وإمكانية تحقيق هذا الإنجاز، لكن الباحثين والشركات الآن يَعملون بجد للحصول على اللقب، ويجرون اختبارات ضد أقوى أجهزة الحاسوب العملاقة في العالم، فلِمن الغلبة في تحقيق هذا التفوق العلمي؟