الحوسبة الكمية تستعد لأول تطبيقاتها الحقيقية

لقد كان المهندسون يتحدثون عن الحوسبة الكمومية - القدرة على القيام بالحوسبة على البتات التي تظهر التشابك الكمومي ، وبالتالي يمكن أن تكون متوقفة عن التشغيل في نفس الوقت - لعدة عقود. في السنوات الأخيرة ، أصبح هذا الوعد أقرب إلى الواقع نتيجة لتطوير أنظمة التلدين الكمومي كتلك التي صنعتها شركة D-Wave ، وهي معالجات الكم ذات الأغراض العامة التي طورتها شركات مثل IBM و Intel ، ومحاولات إنشاء برامج جديدة اللغات المصممة للحوسبة الكمومية.

في معرض CES في وقت سابق من هذا الشهر ، أعلنت شركة Intel عن امتلاكها نظامًا يحتوي على 49 كيلوبايت - أو وحدات بت موجودة في حالة كمومية - في شراكة مع شركة Qutech ومقرها هولندا. يعد هذا النظام الجديد ، المسمى Tangle Lake ، خطوة كبيرة منذ شهرين فقط ، عندما أعلنت الشركة عن نظام سعة 17 كيلوبت.

لكنني كنت مهتمًا أكثر برؤية عرض IBM لتقدم الحوسبة الكمومية ، حيث أعلنت الشركة مؤخرًا عن نظام سعة 50 كيلوبايت ، وربما الأهم من ذلك ، لديها بعض أجهزة الحوسبة الكمومية العامة التي يمكن لعملائها استخدامها بالفعل.

في المعرض ، قدم جيف ويلسر ، نائب الرئيس ومدير مختبر مختبر أبحاث IBM في Almaden (بالقرب من سان خوسيه) ، الكمبيوتر الكمومي ، ووصف النظام الأساسي. الكمبيوتر نفسه صغير نسبيًا ، ولكن أنظمة التبريد المطلوبة لإنجاحه هائلة ؛ إنها في الواقع تحتاج إلى غرفة مليئة بوحدات التبريد ، مع مضخات تفريغ وثلاجات بها هيليوم سائل لتخفيض درجة الحرارة إلى 10 إلى 15 ملي كلفن ، وهو أكثر برودة من الفضاء الخارجي حتى (الذي يبلغ متوسطه حوالي 3 كلفن).

ما هو متاح فعليًا للمطورين والباحثين في الوقت الحالي هو إصدار سعة 16 كيلو بايت من الجهاز يمكن الوصول إليه من خلال موقع ويب ، بالإضافة إلى إصدار 20 كيلوبايت يمكن للعملاء المعينين استخدامه ، بما في ذلك شركاء مثل JSR و Hitachi Metals. توجد هذه الأنظمة بالفعل في مرفق أبحاث IBM في Yorktown Heights ، نيويورك. من المتوقع أن تكون النسخة 50 كيلوبت متاحة للشركاء في وقت لاحق من هذا العام.

وقال ويلزر إن الأمر لا يهم فقط عدد البتات ، ولكن مقدار الوقت الذي يكون فيه النظام "في تماسك" لتوليد النتائج. وقال إنه في الممارسة العملية ، تقوم بإجراء نفس العمليات الحسابية عدة مرات ومتوسط ​​النتائج. يؤدي الجمع بين عدد البتات ، وعدد التشابكات المتزامنة ، ومعدل الخطأ إلى إنشاء "حجم كمي" مهم حقًا لحل المشكلات.

وقال ويلزر إنه يعتقد أنه من خلال نظام 50-100 كيلوبت ، سيتمكن المستخدمون من القيام بأشياء غير ممكنة مع أجهزة الكمبيوتر التقليدية.

وقال ويلزر إن أول تطبيق حقيقي من المرجح أن يكون تحليل المواد باستخدام كيمياء الكم ، وخاصة محاكاة أنواع مختلفة من البوليمرات والسبائك الجديدة. ذلك لأنه يمكنك محاكاة الوزن والقوة وغيرها من الخصائص ، والتي كانت في السابق مجهودًا شمل الكثير من التجربة والخطأ.

تتضمن التطبيقات الأخرى المحتملة للأنظمة التي تحتوي على عدد محدود من البتات ، التعلم العميق ، لأن تصحيح الأخطاء ليس بنفس الأهمية.

تسمع غالبًا كيف يمكن للحوسبة الكمومية كسر العديد من خوارزميات التشفير الحالية. يعترف Welser بأن الأمر قد يكون كذلك ، لكنه قال إنك تحتاج إلى نظام مليون كيلو بايت للقيام بذلك ، مما يعني أن هذا لن يكون مشكلة حقيقية لسنوات عديدة. (في غضون ذلك ، تعمل الكثير من المؤسسات على نشر خوارزميات لن تتأثر ؛ والأمل هو أن تكون هذه الخوارزميات الجديدة جاهزة للعمل قبل أن تصبح أجهزة الكمبيوتر الكمومية جاهزة).

الحوسبة الكمية ليست نوع الشيء الذي سيؤثر على معظم المؤسسات لسنوات ، ولكن العرض التقديمي قدّم لمحة مثيرة للاهتمام حول بعض التطبيقات المحددة التي ستكون ممكنة قريبًا ، بالإضافة إلى مستقبل ممكن للحوسبة العامة.

إليك ملصقًا يوضح كيفية عمل النظام بالكامل.