وجدت الأبحاث التي تبحث في تطوير الحوسبة الكمومية أن هناك استثمارًا مستمرًا في التكنولوجيا، ويرجع الفضل في ذلك جزئيًا إلى المبادرات الحكومية.
ال حالة الكم 2024 أفاد تقرير صادر عن شركة رأس المال الاستثماري OpenOcean، والمستثمر التكنولوجي Lakestar وشركة IQM المتخصصة في الكمبيوتر الكمي، أن أكثر من 30 حكومة التزمت بأكثر من 40 مليار دولار من التزامات التمويل العام للتقنيات الكمومية التي سيتم نشرها في السنوات العشر القادمة.
وأشارت الدراسة أيضًا إلى أن المختبرات الوطنية ومراكز الحوسبة الكمومية قامت بتسريع التطبيقات العملية مع ظهور مراكز ومحاور مخصصة للحوسبة الكمومية.
صرح مؤلفو التقرير: “في عام 2023، واصلت التقنيات الكمومية تقدمها بما يتجاوز بياناتها النظرية إلى التطبيق العملي الأولي، وشهدت انتقال الشركات الناشئة من المختبر إلى السوق، بينما شهدنا أيضًا عمليات تسليم مادية كاملة لأجهزة الكمبيوتر الكمومية الناشئة في المختبرات الوطنية وأجهزة الكمبيوتر الكمومية. المراكز.”
على الرغم من أن الرؤى لعام 2023/2024 تظهر مضاعفة عدد مستخدمي المؤسسات المهتمين بالتقنيات الكمومية أو الذين يتابعونها، إلا أن الاستثمار الخاص في صناعة الكم العالمية انخفض بنسبة 50٪. ويرجع ذلك أساسًا إلى انخفاض الاستثمار في أمريكا بنسبة 80%، وشهدت أوروبا والشرق الأوسط وأفريقيا بالفعل زيادة في الاستثمار في الحوسبة الكمومية بنسبة 3%.
واعترف التقرير ب الفجوة بين احتياجات العمل الحالية والقدرات الفورية للعديد من أنظمة الحوسبة الكمومية. وأشار مؤلفو التقرير إلى أن “المستخدمين النهائيين يبحثون عن الشفافية في خرائط طريق الحوسبة الكمومية، ويعتبر استمرار تحقيق المعالم أمرًا ضروريًا لبناء الثقة وإدارة التوقعات”.
ويعتقدون أيضًا أن عوائق اعتماد الحوسبة الكمومية سوف تتطور إلى ما هو أبعد من التسامح مع الأخطاء وقابلية التوسع إلى تحديات مثل أمن البيانات و”التكلفة لكل ساعة حسابية وظيفية”، وحثوا الصناعة على تطوير المزيد من البدائيات والتقنيات. خوارزميات عملية لمساعدة الشركات على استكشاف الحساب الكمي بما يتجاوز النظريات والأسئلة البحثية.
التسامح مع الخطأ
كان هناك عدد من التطورات الأخيرة التي تشير إلى تحسينات في تصحيح الأخطاء. يمهد هذا الطريق للحوسبة الكمومية التي يمكن استخدامها في النهاية لحل المشكلات الصعبة حسابيًا والتي لا يمكن تشغيلها بشكل واقعي على بنية حوسبة كلاسيكية.
على سبيل المثال، في يناير، شركة QuEra للحوسبة أعلنت عن خارطة طريق استراتيجية لسلسلة من أجهزة الكمبيوتر الكمومية المصححة للأخطاء، بدءًا من عام 2024 وتبلغ ذروتها في نظام يحتوي على 100 كيوبت مصحح للأخطاء المنطقية في عام 2026. كما كشفت شركة تطوير الأجهزة الكمومية Alice & Bob، بالتعاون مع معهد الأبحاث Inria، عن بنية تصحيح الأخطاء الكمومية.
بناءً على الأبحاث السابقة المستندة إلى كود LDPC، وهو فئة من أكواد تصحيح الأخطاء الفعالة التي تقلل من متطلبات الأجهزة لتصحيح الأخطاء التي تحدث في نقل المعلومات وتخزينها، وجد البحث النظري أنه يمكن تحقيق 100 كيوبت منطقية عالية الدقة باستخدام 1500 “قطة” مادية. الكيوبتات، مصممة لتقليل ما يسمى بأخطاء انعكاس البتات في الحوسبة الكمومية.
واستشهد الباحثون بحسابات سابقة أظهرت أن تحليل الأعداد الصحيحة RSA-2048 يمكن أن يتم نظريًا في أربعة أيام باستخدام 350 ألف بت كيوبت. وقالوا: “نحن نقدر أنه في ظل نفس افتراضات الأجهزة، فإن التحسينات المقترحة في هذه الورقة ستقلل هذا العدد إلى أقل من 100000 بت كمومي، وسبعة أيام من الحساب”.
وقال أليس وبوب إن النتائج تشير إلى أن الجمع بين البتات الكمومية القطية ورموز LDPC الكلاسيكية ينتج بنية قابلة للتطبيق لجهاز كمبيوتر كمي واسع النطاق. وقالت الشركة إنه يمكن تحسين البنية بشكل أكبر من خلال تحسين البروتوكولات لتنفيذ البوابات المنطقية أو من خلال الاستمرار في تحسين تصميم وحدات البت الكمومية على مستوى الأجهزة.
وقال جان فرانسوا بوبييه، الشريك والمدير في مجموعة بوسطن الاستشارية: “يعتمد أكثر من 90% من قيمة الحوسبة الكمومية على التصحيح القوي للأخطاء، وهو أمر بعيد الآن لسنوات عديدة عن الحسابات ذات المعنى”. “من خلال تحسين التصحيح بأمر من حيث الحجم، يمكن لابتكارات Alice & Bob المجمعة أن تقدم كيوبتات منطقية ذات صلة بالصناعة على تكنولوجيا الأجهزة التي أصبحت ناضجة اليوم.”
ال حالة الكم كما سلط التقرير الضوء على التكلفة كعائق محتمل. وأشار مؤلفو التقرير إلى أن التكلفة العالية لوقت الحوسبة الكمومية مقارنة بأنظمة الحوسبة عالية الأداء الأخرى تشكل عائقًا أمام اعتمادها على نطاق واسع.
قال جان جويتز، الرئيس التنفيذي والمؤسس المشارك لشركة IQM Quantum Computers: “كان عام 2023 عامًا من التقدم التكنولوجي المطرد الذي أدى إلى زيادة أعداد الكيوبتات وتصحيح الأخطاء الأولية، حيث نجحت الشركات في نشر واتباع خرائط الطريق الكمومية.
“ومع ذلك، يظل الجانب الخوارزمي أقل قابلية للتنبؤ به. في حين أن توسيع نطاق المعالجات يمثل تحديًا هندسيًا إلى حد كبير، فإن تقدير الجداول الزمنية لتحسينات البرامج يعتمد بشكل أكبر على تقدم الأجهزة.
