الحوسبة الكمية، هي التكنولوجيا التي يتوقع الكثير من العلماء ورجال الأعمال والشركات الكبيرة، أن تقدم وتمدنا بنقلة نوعية كبيرة في المستقبل.
فالنظام الرقمي المستخدم حاليًا في جميع الإلكترونيات يعتمد على النظام الثنائي المكون من الرقمين (صفر وواحد) فقط، بينما في النظام الكمي، فإننا سنعتمد على الدمج بين مفهوم الجزيئات ومفهوم الموجات، فيما يعرف بمبدأ عدم التأكد لـ"هايزنبرغ" الذي تعتمد عليه ميكانيكا الكم، وهو ما سيساعدنا على إنتاج حواسيب صغيرة بشكل ملحوظ.
تاريخ الحوسبة الكمية
يعود تاريخ الحوسبة الكمية طرحها إلى عدد من الأفكار خلال فترة الثمانينات من القرن الماضي، وذلك من قبل العالم "ريتشارد فاينمان"، عالم الفيزياء النظرية الأمريكية المميز، والحائز على جائزة نوبل. فقد تصور فاينمان أن هذا المفهوم يمكن أن يؤدي إلى زيادة في سرعة الحواسيب الكمية بشكل ملحوظ وكبير، لكن هذا المفهوم كان في نطاق الفيزياء النظرية، والذي كان يحتاج إلى جهد عقلي كبير لتحويله إلى تطبيق عملي.
مع أجهزة الكمبيوتر العادية، أو أجهزة الكمبيوتر التقليدية كما يطلق عليها الآن، لا يوجد لدينا سوى خيارين، عمل وإطفاء (on and off) لمعالجة المعلومات. وبالتالي فإن أصغر وحدة يمكن إضافة المعلومات والبيانات إليها، والتي يطلق عليها اسم "«بيت- bit"، إما أن تكون 1 أو 0. وتعتمد القوة الحسابية للكمبيوتر العادي هنا على عدد الترانزستورات الثنائية - مفاتيح التشغيل الصغيرة - التي تأتي ضمن " المعالج prosessor".
ميكانيكا الكم ..
وتمثل ميكانيكا الكم المنطقة الحدسية غير المفهومة للعلم، وهي التي حيرت عقول بعض من خيرة العلماء، ولأن ميكانيكا الكم تحمل مفهومًا أساسيًا، يتمثل في مبدأ عدم التأكد ومبدأ الاحتمالات، علّق عالم الفيزياء الأشهر، "ألبرت أينشتاين"، قائلًا "الله لا يلعب النرد مع الكون"، في إشارة لفكرة الاحتمالات هذه. هذا الأمر أيضًا هو ما جعلنا نلاحظ أن السياسيين ربما لن يتحدثوا كثيرًا عن هذا الأمر.
في عالم ما تحت الذرة الغامض، الخاص بميكانيكا الكم، يمكن للجسيمات أن تتصرف مثل الموجات، إذ إنها يمكن أن تتواجد في صورة جسيمات أو موجة أو جسيم وموجة معًا. وهذا هو ما يعرف في ميكانيكا الكم باسم التراكب. ونتيجة لهذا التراكب يمكن أن يكون البايت (سنسميه كيوبايت في حالة الحواسيب الكمية) إما 0 أو 1 أو 0 و1 معًا.
وهذا يعني أنه يمكن أن يكوّن معادلتين في نفس الوقت. ويمكن بالتالي لاثنين من كيوبايت تكوين أربع معادلات. ويمكن لثلاثة كيوبايت تكوين ثماني معادلات، وهكذا يحدث التوسع بشكل متسارع. هذا الأمر سيؤدي إلى بعض الأعداد الكبيرة بشكل لا يصدق، ناهيك عن بعض المفاهيم العلمية التي تفوق استيعاب عقولنا.
في هذه اللحظة، وفي وقتنا الحالي، فإن هذه المفاهيم المذهلة أصبحت على وشك التحول إلى واقع، وذلك في مختبر كبير في منطقة برنابي بضواحي مدينة فانكوفر الكندية. هذا المختبر بدأ بالفعل في الدراسات، ومحاولة إنشاء أول حاسوب كمي. هناك في هذه المنشأة، وتحديدًا في أحد الأجهزة الكمية التي تشبه الثلاجة السوداء، يعتقد أنه يتواجد صورة الكون المتعدد.
هذا المختبر ينتمي لشركة صغيرة تدعى D-wave، ويضم 140 من الموظفين ذوي المهارات العالية، التي تعلن فخرها للعالم بأنها قامت ببناء أول حاسوب كمي على الإطلاق، وهو هذا الجهاز المذهل الشبيه بالثلاجة. هذا الحاسوب لا يشبه الثلاجة في الشكل فقط، لكنه أيضًا أكثر أجهزة التبريد تبريدًا على الإطلاق، إذ إنّه يُمكّن رقاقات النيوبيوم الكمبيوترية على العمل في بيئة ذات درجة حرارة أقل بقليل من سالب 273 درجة مئوية، وهي درجة تقل قليلًا عن قيمة الصفر المطلق المعروفة في الفيزياء.
هذه البيئة فائقة التبريد ضرورية، للحفاظ على نشاط كم متناسق في التراكب والتشابك، وهي الحالة التي تبدأ فيها الجسيمات في التفاعل - في ظروف غامضة - بشكل تشاركي مستقل، مما يساعد على ربط الكيوبايت بميكانيكا الكم، بغض النظر عن مكانها في الفضاء. أي تسرب للحرارة أو للضوء من شأنه إفساد العملية، وبالتالي توقف فعالية جهاز الكمبيوتر.
في الاختبارات والتجارب، كان هذا الكمبيوتر الكمي قادرًا على القيام بعملية حسابية في خطوة واحدة فقط، وهي العملية التي تحتاج إلى أكثر من خطوة لحلها في الحواسيب التقليدية. وأظهر اختبار آخر عملية إكمال هذا الكمبيوتر لعملية حسابية، من شأنها أن تسمح له باختراق أنواع تشفير آمنة للغاية، والتي يعتقد عادة أن اختراقها مستحيل.
ويقول العلماء إن العمل المنجز يمكن زيادته إلى ما بعد الخمسة (كو بايتات)، التي يتكون منها الآن. ويشير هؤلاء العلماء إلى النظام، باعتباره "وحدة"، نظرًا لأنه يمكن برمجته وتوصيله بحواسيب كمية أخرى، مما يسمح بمرونة الاستخدام.
مصادر : livescience / independent
فالنظام الرقمي المستخدم حاليًا في جميع الإلكترونيات يعتمد على النظام الثنائي المكون من الرقمين (صفر وواحد) فقط، بينما في النظام الكمي، فإننا سنعتمد على الدمج بين مفهوم الجزيئات ومفهوم الموجات، فيما يعرف بمبدأ عدم التأكد لـ"هايزنبرغ" الذي تعتمد عليه ميكانيكا الكم، وهو ما سيساعدنا على إنتاج حواسيب صغيرة بشكل ملحوظ.
تاريخ الحوسبة الكمية
يعود تاريخ الحوسبة الكمية طرحها إلى عدد من الأفكار خلال فترة الثمانينات من القرن الماضي، وذلك من قبل العالم "ريتشارد فاينمان"، عالم الفيزياء النظرية الأمريكية المميز، والحائز على جائزة نوبل. فقد تصور فاينمان أن هذا المفهوم يمكن أن يؤدي إلى زيادة في سرعة الحواسيب الكمية بشكل ملحوظ وكبير، لكن هذا المفهوم كان في نطاق الفيزياء النظرية، والذي كان يحتاج إلى جهد عقلي كبير لتحويله إلى تطبيق عملي.
مع أجهزة الكمبيوتر العادية، أو أجهزة الكمبيوتر التقليدية كما يطلق عليها الآن، لا يوجد لدينا سوى خيارين، عمل وإطفاء (on and off) لمعالجة المعلومات. وبالتالي فإن أصغر وحدة يمكن إضافة المعلومات والبيانات إليها، والتي يطلق عليها اسم "«بيت- bit"، إما أن تكون 1 أو 0. وتعتمد القوة الحسابية للكمبيوتر العادي هنا على عدد الترانزستورات الثنائية - مفاتيح التشغيل الصغيرة - التي تأتي ضمن " المعالج prosessor".
ميكانيكا الكم ..
وتمثل ميكانيكا الكم المنطقة الحدسية غير المفهومة للعلم، وهي التي حيرت عقول بعض من خيرة العلماء، ولأن ميكانيكا الكم تحمل مفهومًا أساسيًا، يتمثل في مبدأ عدم التأكد ومبدأ الاحتمالات، علّق عالم الفيزياء الأشهر، "ألبرت أينشتاين"، قائلًا "الله لا يلعب النرد مع الكون"، في إشارة لفكرة الاحتمالات هذه. هذا الأمر أيضًا هو ما جعلنا نلاحظ أن السياسيين ربما لن يتحدثوا كثيرًا عن هذا الأمر.
في عالم ما تحت الذرة الغامض، الخاص بميكانيكا الكم، يمكن للجسيمات أن تتصرف مثل الموجات، إذ إنها يمكن أن تتواجد في صورة جسيمات أو موجة أو جسيم وموجة معًا. وهذا هو ما يعرف في ميكانيكا الكم باسم التراكب. ونتيجة لهذا التراكب يمكن أن يكون البايت (سنسميه كيوبايت في حالة الحواسيب الكمية) إما 0 أو 1 أو 0 و1 معًا.
وهذا يعني أنه يمكن أن يكوّن معادلتين في نفس الوقت. ويمكن بالتالي لاثنين من كيوبايت تكوين أربع معادلات. ويمكن لثلاثة كيوبايت تكوين ثماني معادلات، وهكذا يحدث التوسع بشكل متسارع. هذا الأمر سيؤدي إلى بعض الأعداد الكبيرة بشكل لا يصدق، ناهيك عن بعض المفاهيم العلمية التي تفوق استيعاب عقولنا.
في هذه اللحظة، وفي وقتنا الحالي، فإن هذه المفاهيم المذهلة أصبحت على وشك التحول إلى واقع، وذلك في مختبر كبير في منطقة برنابي بضواحي مدينة فانكوفر الكندية. هذا المختبر بدأ بالفعل في الدراسات، ومحاولة إنشاء أول حاسوب كمي. هناك في هذه المنشأة، وتحديدًا في أحد الأجهزة الكمية التي تشبه الثلاجة السوداء، يعتقد أنه يتواجد صورة الكون المتعدد.
هذا المختبر ينتمي لشركة صغيرة تدعى D-wave، ويضم 140 من الموظفين ذوي المهارات العالية، التي تعلن فخرها للعالم بأنها قامت ببناء أول حاسوب كمي على الإطلاق، وهو هذا الجهاز المذهل الشبيه بالثلاجة. هذا الحاسوب لا يشبه الثلاجة في الشكل فقط، لكنه أيضًا أكثر أجهزة التبريد تبريدًا على الإطلاق، إذ إنّه يُمكّن رقاقات النيوبيوم الكمبيوترية على العمل في بيئة ذات درجة حرارة أقل بقليل من سالب 273 درجة مئوية، وهي درجة تقل قليلًا عن قيمة الصفر المطلق المعروفة في الفيزياء.
هذه البيئة فائقة التبريد ضرورية، للحفاظ على نشاط كم متناسق في التراكب والتشابك، وهي الحالة التي تبدأ فيها الجسيمات في التفاعل - في ظروف غامضة - بشكل تشاركي مستقل، مما يساعد على ربط الكيوبايت بميكانيكا الكم، بغض النظر عن مكانها في الفضاء. أي تسرب للحرارة أو للضوء من شأنه إفساد العملية، وبالتالي توقف فعالية جهاز الكمبيوتر.
في الاختبارات والتجارب، كان هذا الكمبيوتر الكمي قادرًا على القيام بعملية حسابية في خطوة واحدة فقط، وهي العملية التي تحتاج إلى أكثر من خطوة لحلها في الحواسيب التقليدية. وأظهر اختبار آخر عملية إكمال هذا الكمبيوتر لعملية حسابية، من شأنها أن تسمح له باختراق أنواع تشفير آمنة للغاية، والتي يعتقد عادة أن اختراقها مستحيل.
ويقول العلماء إن العمل المنجز يمكن زيادته إلى ما بعد الخمسة (كو بايتات)، التي يتكون منها الآن. ويشير هؤلاء العلماء إلى النظام، باعتباره "وحدة"، نظرًا لأنه يمكن برمجته وتوصيله بحواسيب كمية أخرى، مما يسمح بمرونة الاستخدام.
مصادر : livescience / independent
نحن نستكشف ونقدِّم مجموعة واسعة من المحتوى لتشجيع النمو الفردي وحلِّ المشاكل.
محول الأكوادإخفاء محول الأكواد الإبتساماتإخفاء الإبتسامات