خطوة إلى الأمام في تطور "الحوسبة الكمية"

مصدر الصورة Nasa

أحرز العلماء تقدما نحو تصحيح الأخطاء التي من المتوقع أن تؤثر على "الحوسبة الكمية" Quantum Computing.

والحواسيب الكمية يمكنها تقديم أداء أكبر بكثير مقارنة بالأنواع التقليدية من الحواسيب، لكن التقدم باتجاه الاستخدام التجاري لهذه الآلات في تباطؤ.

والآن، نجح علماء من مركز أبحاث واطسون التابع لشركة آى بي ام IBM في اكتشاف طريقة جديدة لتصحيح أخطاء دوائر الكم الكهربائية.

ونشرت تفاصيل الاكتشاف في مجلة "ناتشر كومينكاشنز" العلمية.

وتسمى وحدة المعلومات الأساسية في الحواسيب التقليدية "بتس" (Bits) وتخزن كسلسلة من 1s و0s، بينما وحدة التخزين في الحواسيب الكمية تسمى "كيوبتس" (qubits)، ويمكنها أن تكون كلا من 1s و0s في وقت واحد.

ونظريا، فإن هذا يمنح الحواسيب الكمية قوة هائلة لإجراء العمليات الحسابية ومعالجة البيانات مقارنة بالأنواع التقليدية.

لكن المعلومات الكمية تكون هشة، كما أن أخطاء الحسابات التي تحدث في النظام الكمي يمكن أن تدخل من خلال عدة عوامل مثل الحرارة والإشعاع الكهرومغناطيسي وعيوب في المكونات.

والتحكم أو إزالة مثل هذه الأخطاء يعد أحد أكبر تحديات استغلال طاقة الحوسبة الكمية.

التصعيد

مصدر الصورة Other

ونجح فريق آى بي ام في اكتشاف وقياس نوعين رئيسيين من الأخطاء الكمية تسمى (بت- فليب وفيس – فليب) والتي ستحدث في أي حاسوب كمي حقيقي.

وقال الكاتب المشارك جاي غامبتا: "حتى الآن، يستطيع الباحثون اكتشاف أخطاء بت-فليب أو فيس-فليب الكمية، لكنهم أبدا لم يكونوا قادرين على اكتشفاهما معا".

وأظهر الفريق بروتوكولات حماية خطأها في الدائرة الكمية المكونة من شبكة مربعة لأربعة كيوبتس فائقة التوصيل على شريحة ما يقرب من ربع بوصة مربعة.

وادعت آى بي ام أن الشكل المربع من الدائرة يجعلها أكثر استيعابا من المصفوفات الخطية التي استخدمتها المجموعات الأخرى.

وقال البروفيسور آلان وودوارد، خبير حوسبة في جامعة سيري ببريطانيا: "إن العمل يمثل خطوة للأمام، لكنه كان تطورا هاما أكثر منه ثورة".

وقال لـ بي بي سي: "نعرف جميعا أن تصحيح الخطأ هام جدا في الحوسبة الكمية، بسبب الأخطاء الكامنة التي تسببها طريقة عمل الكيوبتس، لكن ليست هذه المرة الأولى التي يعالج فيها هذا".

مصدر الصورة NASA

على سبيل المثال، نشر فريق من الفيزيائيين الأمريكيين بروتوكولا منفصلا عن اكتشاف الخطأ الكمي، الشهر الماضي فقط.

لكن البروفيسور وودوارد قال: "ما نراه هو التحرك من لوحة الرسم إلى التطبيق الفعلي".

وأضاف: "هذه هي المرة الأولى التي نشهد مجموعات التنفيذ الفعلي لأجهزة الحقيقية التي ثبت بالتجربة بعد ذلك أن لها خصائص هامة لتصحيح الخطأ".

لكنه قال "الحصان الأسود في السباق" كان طبوغرافية الحوسبة الكمية، وأسلوب بناء الجهاز القادر في جوهره على تحمل الخطأ، ونجح فريق من جامعة كاليفورنيا في سانتا باربرا، عمل على هذا الأسلوب، وحصل على دعم من جانب مايكروسوفت.

المزيد حول هذه القصة