يتم تطوير أنظمة الكمبيوتر الكمومية التي تحتوي على مئات الآلاف إلى الملايين من الكيوبتات بواسطة IBM وGoogle، ومن المتوقع أن يتم الانتهاء منها في السنوات العشر القادمة.
كمبيوتر آي بي إم الكمي. الصورة: آي بي إم
وفي أواخر العام الماضي، سجلت شركة IBM الرقم القياسي لأكبر كمبيوتر كمي بمعالج 433 بت كمومي، أو كيوبت، وهي وحدة معالجة المعلومات الكمومية. وفي قمة مجموعة السبع، أعلنت الشركة عن طموح أكبر: إكمال جهاز كمبيوتر بسعة 7 ألف كيوبت خلال السنوات العشر القادمة.
قالت شركة IBM إنها ستنفق 100 مليون دولار أمريكي لإنشاء حاسوب عملاق قادر على حل المشكلات التي لا يستطيع أي حاسوب خارق آخر حلها. تتمثل فكرة IBM في استخدام هذا الكمبيوتر ذو الـ 100.000 كيوبت، جنبًا إلى جنب مع أفضل أجهزة الكمبيوتر العملاقة، لإنشاء أدوية جديدة، وأسمدة جديدة، ومركبات بطاريات جديدة، وسلسلة من التطبيقات الأخرى.
تعالج الحوسبة الكمومية المعلومات بناءً على استغلال خصائص الجسيمات الأولية. يمكن للإلكترونات والذرات والجزيئات الصغيرة أن تتواجد في حالات طاقة متعددة في نفس الوقت، وهو ما يعرف بمبدأ التراكب، ويمكن أن تكون حالات الجزيئات مترابطة. يمكن أن يتواجد كل كيوبت في حالتين 0 و1 في نفس الوقت، بدلاً من 0 أو 1 مثل بتات الكمبيوتر التقليدية، مما يجعل من الممكن إجراء حسابات متعددة في نفس الوقت.
حاسوب كمي بمليون كيوبت
على الرغم من وعدها، فشلت أجهزة الكمبيوتر الكمومية حتى الآن في القيام بأي شيء مفيد لا تستطيع أجهزة الكمبيوتر العملاقة التقليدية القيام به. والسبب هو أنها لا تحتوي على ما يكفي من الكيوبتات، كما أن أنظمة الحوسبة الكمومية يمكن أن تتعطل بسهولة عن طريق اضطرابات صغيرة تسمى الضوضاء.
ويتوقع الباحثون أن أنظمة الحوسبة الكمومية سوف تضطر إلى التوسع بشكل كبير، حتى تتمكن من تخصيص جزء كبير من الكيوبتات لتصحيح الأخطاء الناجمة عن الضوضاء.
ولذلك، فإن عدد الكيوبتات وحده لا يمثل قدرات الكمبيوتر الكمي. هناك حاجة إلى مزيد من التفاصيل حول كيفية صنع الكيوبتات، وقدرتها على تصحيح الأخطاء الناجمة عن الضوضاء، وقدرتها على العمل عمليًا.
قالت جوجل إنها ستطور حاسوبًا كميًا بقدرة مليون كيوبت هذا العقد. الصورة: رويترز
IBM ليست الشركة الوحيدة التي تضع أهدافًا كبيرة. تقول جوجل إنها تريد إنشاء حاسوب كمي بسعة مليون كيوبت بحلول نهاية العقد، منها 10.000 كيوبت فقط تستخدم في الحسابات والباقي لتصحيح الأخطاء.
وتهدف شركة IonQ إلى الحصول على 1.024 "كيوبتًا منطقيًا"، يتكون كل منها من دائرة تصحيح خطأ مكونة من 13 كيوبتًا فيزيائيًا، بحلول عام 2028. وتهدف شركة PsiQuantum، مثل جوجل، أيضًا إلى بناء حاسوب كمي مكون من مليون رقم، لكنها لم تكشف عن ذلك. الجداول الزمنية لتصحيح الأخطاء أو التكوينات.
ليس هناك ضمان للنجاح
وقالت شركة IBM إن الكيوبتات الكمومية الخاصة بشركة IBM تتكون حاليًا من حلقات معدنية فائقة التوصيل، تشبه الذرات عند العمل عند درجات حرارة بالميليكلفن، وهي أعلى قليلاً من الصفر المطلق أو -273 درجة مئوية، ولا يمكن زيادة البتات الكمومية من هذا النوع إلا بحد أقصى 5.000 كيوبت. مع التكنولوجيا الحالية، وهي ليست كبيرة بما يكفي لتوفير الكثير من الفوائد الحسابية.
في الوقت الحالي، يتطلب كل كيوبت فائق التوصيل من شركة IBM حوالي 65 واط لتشغيله. ومع وجود 100.000 ألف كيوبت، سيتطلب الأمر إنشاء محطة للطاقة النووية لتوفير الطاقة ومليارات الدولارات لتطوير أجهزة الكمبيوتر. وقال جاي جامبيتا، نائب رئيس قسم الحوسبة الكمومية في شركة آي بي إم، إن الشركة تخطط لاستخدام تقنية "أشباه موصلات أكسيد المعدن التكميلي" (CMOS) التي يمكن تركيبها بجوار الكيوبتات للعمل، حيث لا تملك سوى عشرات الميليواط من الطاقة.
واعترف غامبيتا بأن CMOS لا يزال في المرحلة التجريبية وأن التقنيات اللازمة للحاسوب الكمي العملاق غير موجودة بعد.
ليس هناك ما يضمن أن مبلغ 100 مليون دولار الذي تم إنفاقه على هذا المشروع سيكون كافيًا لإنشاء جهاز كمبيوتر بسعة 100.000 كيوبت. وقال غامبيتا: "هناك بالتأكيد خطر".
قال جو فيتزسيمونز، الرئيس التنفيذي لشركة Horizon Quantum، وهي شركة تطوير برمجيات كمومية مقرها في سنغافورة: "لن تكون هذه رحلة سلسة تمامًا".
ووفقا لفيتزسيمونز، تبدو خطة IBM معقولة، على الرغم من وجود العديد من العقبات المحتملة. وقال الخبير: "على هذا النطاق، سيكون من الصعب تطوير أنظمة تحكم يمكنها تشغيل مثل هذا العدد الكبير من الكيوبتات بكفاءة".
بحسب زينغ
