حاسوب بقيمة 15 مليون دولار يظهر آثار الفيزياء الكمية

تستند الحوسبه الكميه الي القواعد الغريبه لفيزياء الميكنه الكميه، التي تعتمد علي مقاييس دقيقه، ذريه او شبه ذريه.

قال علماء انهم حصلوا علي الدليل الافضل بشان احدي اهم ظواهر الفيزياء الكمية داخل حاسوب صممته شركه كنديه بقيمه 15 مليون دولار.

واعلنت شركه "دي-ويف" عن انها صممت اول حاسوب عملي بشان نظريه الفيزياء الكميه، يمكنه حل المشكلات المعقده اسرع من المتاح حاليا.

ويقول العلماء انهم اظهروا وجود تاثير يسمي "التشابك" في ثمان وحدات من المعلومات الكميه، وهي خطوه هامه نحو بناء منصه عمليه.

ونُشرت النتائج في دوريه علميه باسم "فيزيكال ريفيو اكس"، تخضع فيها البحوث الي المراجعه المتبادله.

واثارت شركه "دي-ويف"، ومقرها برنابي قريبا من مدينه فانكوفر غربي كندا، جدلا باعلانها تصميم حاسوب كمي عملي. وهي خطوه كان يُعتقد انها لن تنفذ سوي بعد عقود من الان.

وتستغل الحوسبه الكميه القواعد الغريبه لفيزياء الميكنه الكميه، التي تعتمد علي معايير دقيقه ذريه او شبه ذريه.

والوحدات الاساسيه للمعلومات في الحواسيب التقليديه هي الـ"بيت"، ويجري تخزينها علي شكل سلاسل من الرقمين واحد وصفر.

اما في الحواسيب الكميه، فتُخزن المعلومات علي شكل "كيوبيت"، وهي وحدات يمكن تخزينها علي شكل احاد واصفار في الوقت نفسه.

الا ان وحدات الـ "كيوبيت" تعتمد في تزامنها علي تاثير كمي يُدعي "التشابك"، وهو ما وصفه عالم الفيزياء الشهير البرت اينشتين بانه "حدث غريب عن بُعد".

وقال كولين ويليامز، رئيس تطوير الاعمال بشركه "دي-ويف"، لـ بي بي سي: "هذه اول ورقه بحثيه يراجعها باحثون اخرون، وتثبت التشابك في معالِجات دي-ويف".

واضاف قائلا: "والاهم من ذلك هو ان هذا يعد اكبر توضيح للتشابك في اي نظام حوسبي كمي شديد الكفاءه. انه انجاز كبير للمجال."

كما اظهروا ان التشابك كان ثابتا، ليستكمل من خلال عمليه معقده للمعالج.

ويدور معظم البحث الاكاديمي في هذا المجال حول نموذج "البوابات الكميه"، وهي توازي "البوابات المنطقيه" التي تكون وحدات بناء الدوائر في الحوسبه التقليديه.

استخدم معدو الدراسه الاحدث علي الاطلاق في الحاسوب الكمي وحده الكيوبت كوسيله استكشافيه لتوفير معلومات عن الكيوبت الخاصه بمعالج البيانات الخاص بجهاز الحاسوب الكمي دي ويف.

وتمكن الباحثون من خلال استخدام المعلومات التي حصلوا عليها من اثبات القدر الكبير من التشابك الذي ينطوي عليه النظام.

ويقول احد المشاركين في اعداد تلك الدراسه واستاذ التكنولوجيا بمعهد فيتيربي لتكنولوجيا المعلومات بجنوب كاليفورنيا، فيدريكو سبيداليري، انه "لا يمكن تفادي ذلك باي طريقه، فوحدها النظم الكميه هي التي تستطيع الوصول الي تلك الدرجه من التشابك. وقد اظهر هذا الاختبار دليلًا تجريبيًا علي ما كنا نبحث عنه."

اما الان وود، استاذ التكنولوجيا بجامعه سوراي، فقال لبي بي سي ان "هناك عاملا واحدا فقط من العوامل الثلاثه التي تقوم عليها فكره عمل الحاسب الكمي اذا ما وُجد، يمكن ان نطلق علي الجهاز انه حاسوب كمي حقيقي، انه عامل التشابك."

ووصف وود النتيجه التي توصلت اليها الدراسه بانها "هامه"، مضيفا ان "النتائج تبدو حاسمه، لانها تضمنت عددا كبيرا من الكيوبت التي تتشابك وتعمل بشكل جماعي."

يُذكر ان معالج البيانات للحاسب الكمي دي ويف يستخدم 512 كيوبت، ولكن الاسلوب الذي تناولته الدراسه الاحدث في هذا المجال يتضمن القدره علي التعرف علي ثمانيه كيوبت فقط.

وفي المقابل، يري المشككون في كفاءه الحاسوب الكمي امثال سكوت اندرسون، استاذ التكنولوجيا بمعهد ماساشوسيتس للتكنولوجيا في مدينه بوسطن الامريكيه، ان تلك الاجهزه تظهر ادله "جيده للغايه" في قدرتها علي التشابك علي المستوي المحلي، ولكن ذلك لا يعني بالضروره انها تتمتع بتلك القدره علي نطاق واسع.

وعلق وود علي ذلك بان لديه اسبابا تجعله يصدق ان تشابك البيانات واسع الانتشار عبر معالج البيانات في الحواسيب الكميه.

واضاف قائلا: "كان بامكاننا اختيار اي جزء من اجزاء المعالج للقيام بتلك التجربه. ولا يوجد سبب وجيه للاعتقاد بان التشابك مقصور علي ثمان كيوبت فقط."

وتابع قائلا: "قمنا بتجربه اخري لتحديد مدي التشابك في وحدات خلويه مختلفه وحصلنا علي نتائج متطابقه."

وعلق ودوورد علي ذلك قائًلا انه "من الصعب للغايه، وفقا لمبادئ الفيزياء الكميه، مشاهده شيء ما، لانك بمجرد مشاهدته تتدخل في كيفيه عمله."

واضاف انه "اثناء مشاهده شيء ما يحدث، لابد ان تكون حريصا علي الا تكون جزءا من العمليه التي تحدث امامك. ولكن الاساليب التي استخدمتها تلك الدراسه مقبوله بصفه عامه، اذ تظهر ما تمكنت من اظهاره: التشابك بين عدد كبير جدا من وحدات الكيوبت المستقره."

ورغم ذلك، يشكك البعض في قدره تلك النوعيه من الاجهزه علي تعظيم الاستفاده من مبادئ الفيزياء الكميه من اجل تعزيز الاداء مقارنه باجهزه الكمبيوتر التقليديه.

وبينما يحتاج التشابك بين البيانات الي سرعه اعلي يتمتع بها الحاسب الكمي، يري البعض ان هناك امكانيه كبيره لاحداث التشابك دون زياده سرعه الحواسيب الكميه.

ففي دراسه نُشرت عام 2013، كشفت الباحثه بمعهد اميرست بولايه ماساتشوستس والمستشاره في تكنولوجيا الحاسوب الكمي دي ويف، كاثرين ماكجيوتش، عن ان الجهاز يقوم ببعض العمليات بسرعه تقدر بـ 3600 ضعف سرعه الحاسوب التقليدي.

ولكن دراسه نُشرت في وقتٍ سابقٍ من عام 2013 اعدها الباحث ماتثياس تروير، من معهد اي تي اتش زيوريخ بسويسرا، رات ان جهاز دي ويف مثير للشفقه مقارنه بجهاز حاسوب تقليدي مرتفع الامكانات فيما يتعلق بالسرعه.