الحوسبة الكمية

ما هي الحوسبة الكمية؟

الحوسبة الكمية هي دراسة كيفية تسخير ظواهر فيزياء الكم لإيجاد أشكال جديدة من الحوسبة. والكيوبت (qubit) هو الوحدة الأساسية للمعلومات في الحوسبة الكمية. وخلافاً لبِت الحاسوب التقليدي الذي يمكن أن يكون إما 0 أو 1، يمكن أن يصبح الكيوبت في حالة تراكب واضحة تجمع بين 0 و1 في آن واحد.

ونتيجة لذلك، يزداد أداء الحاسوب الكمي مع كل كيوبت يُضاف إليه. في المقابل، لا تؤدي إضافة مزيد من الترانزستورات إلى تحسين القدرة بالتناسب نفسه كما هو الحال في الحواسيب التقليدية.

وتُستخدم خاصيتان من خصائص ميكانيكا الكم في العمليات الحسابية الكمية، هما التراكب والتشابك. وتتيح هاتان الخاصيتان للحواسيب الكمية إجراء العمليات بمعدلات أسرع بكثير من الحواسيب العادية، مع استهلاك طاقة أقل بكثير.

مزيد من التعمق في مفهوم الحوسبة الكمية

الحاسوب الكمي، في أبسط صوره، هو حاسوب يستخدم عمليات فيزياء الكم لإجراء حسابات أكثر كفاءة بكثير مما تستطيع تقنيات الحواسيب التقليدية السابقة تحقيقه.

وقد ظهر مجال الحوسبة الكمية في ثمانينيات القرن الماضي، عندما تبيّن أن الخوارزميات الكمية قد تحل بعض مسائل الحوسبة بشكل أفضل من نظيراتها التقليدية في تلك الحقبة. ونتيجة لذلك، يمكن أن تسهم الحوسبة الكمية إسهامات مهمة في مجالات التمويل، والشؤون العسكرية، والذكاء الاصطناعي، والبيانات الضخمة، ومجالات أخرى.

وقد أثار مجال الكريبتو بعض الجدل حول كيفية تأثير ظهور الحوسبة الكمية في أمان شبكات مثل البيتكوين (BTC)، من خلال تشكيل خطر يهدد متانة أنظمة التشفير الخاصة بها.

ونتيجة لذلك، يسعى المطوّرون وعلماء الرياضيات إلى إيجاد سبل لتصميم أنظمة تشفير مقاومة للحوسبة الكمية يمكن أن تحمي هذه الشبكات في السنوات المقبلة. والحاسوب الكمي أسرع بمراتب عديدة من الحاسوب التقليدي بل وحتى من الحاسوب الفائق.

ويُعتقد أن حاسوب Sycamore الكمي التابع لجوجل قد أنجز عملية حسابية في 200 ثانية كانت ستستغرق 10,000 عام لأحد أسرع حواسيب العالم، وهو حاسوب Summit التابع لآي بي إم (IBM). إلا أن آي بي إم تنفي هذا الزعم، مؤكدة أن الأمر سيستغرق 2.5 يوم، وهي مدة لا تزال أبطأ بأكثر من 1,000 مرة من الحاسوب الكمي التابع لجوجل.

وتختلف الحوسبة الكمية عن الحوسبة التقليدية في طريقة عملها وتطبيقاتها. فعلى سبيل المثال، تعتمد الحوسبة الكمية على الكيوبتات التي يمكن أن تكون 1 أو 0، بينما تعتمد الحواسيب التقليدية على الترانزستورات المحدودة بـ1 أو 0. ونتيجة لذلك، أصبحت الحوسبة الكمية أكثر قوة بشكل ملحوظ، ويمكن استخدامها في تحليل البيانات الضخمة بل وحتى في عمليات المحاكاة.