في بداية شهر أكتوبر، افتتحت شركة آي بي إم أول مركز بيانات كمي أوروبي لها في إهنينجن بألمانيا، والذي جلب موارد الحوسبة الكمومية المتاحة للشركة إلى الأكاديميين والباحثين والمنظمات الأخرى في القارة. لم يكن ذلك بمثابة توسع في نطاق IBM في تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية فحسب، بل كان بمثابة اهتمام واسع النطاق بالاستفادة من التكنولوجيا – على الرغم من أنها لا تزال بعيدة عن الاستخدام التجاري.
التوقعات تنهال على أجهزة الكمبيوتر الكمومية يمكن أن تتراوح من الآمال المتفائلة إلى الخوف من قدراتها على تحطيم الأمن إذا وضعت في أيدي الجهات الفاعلة السيئة. قد لا تتمتع الجهود التي تبذل على مستوى الصناعة على مدار سنوات لتعزيز تطوير التكنولوجيا بوميض عمليات النشر ذات الصلة بالذكاء الاصطناعي، ولكن عصر الحوسبة الكمومية والتشفير ما بعد الكمي قد يكون له تداعيات عميقة ودائمة على الأمن السيبراني وخارجه.
يقول سكوت كراودر، نائب رئيس قسم اعتماد الكم وتطوير الأعمال في شركة IBM: “لم تكن أجهزة الكمبيوتر الكمومية من وجهة نظر المستخدم موجودة حتى عام 2016، عندما قامت شركة IBM بوضع جهاز على السحابة”. “هذا ليس خيالا علميا. هذا كمبيوتر حقيقي، ويمكنك استخدامه بنفسك.”
تلعب شركة IBM دورًا مهمًا في تطوير الحوسبة الكمومية، لكنها ليست صاحب المصلحة الوحيد. ستستمر “بطاقة التقرير” الأحدث المكونة من جزأين حول التقدم الحالي للتكنولوجيا مع قصة متابعة يوم الثلاثاء مع المزيد من مراقبي الصناعة واللاعبين في تطوير الحوسبة الكمومية.
كيف يتشكل الكم
يقول كراودر إنه في عام 2023، ظهر الحدث الرئيسي التالي عندما أجرى حاسوب كمي مزود بمجموعة من البرامج عملية حسابية بدقة لا يمكن محاكاتها بشكل كلاسيكي.
ويقول: “لذا، فإن الكمبيوتر الكمي أفضل في كونه حاسوبًا كميًا من أي جهاز محاكاة كلاسيكي على الإطلاق”. يقول كراودر إن الفحص التالي هو إجراء عملية حسابية ذات استخدام فردي لا يمكن إجراؤها بأي طريقة أخرى. ويقول: “بالنسبة لي، يعد هذا نوعًا من الاختلاف في الميزة الكمية”، وهي خطوة تعمل الصناعة على تحقيقها.
ومن جانبها، تتضمن خارطة طريق شركة آي بي إم إظهار كيف يمكن تشغيل البرامج المتزايدة التعقيد مع تطور التكنولوجيا. “في المرة القادمة التي نقوم فيها بنشاط علامة الاختيار الخضراء، سنضع علامة الاختيار الخضراء بجوارها – لقد قدمنا أنظمة يمكن لمستخدمينا تشغيل 5000 عملية بوابة ثنائية البت والحصول على نتيجة عالية الجودة ودقيقة يقول كراودر. “هذا أكبر مما يمكنك محاكاته بشكل كلاسيكي.”
ويتوقع نموًا تدريجيًا إلى حد ما في عمليات البوابة ثنائية الكيوبت، سنة بعد سنة، والتي يمكن تشغيلها في الطريق إلى قفزة عميقة. “تلك القفزة الكبيرة إلى 100 مليون [two-qubit gate operations] “هو عندما نقدم تصحيح الأخطاء، والتسامح مع الأخطاء … الذي يسمح لك بشكل أساسي بإجراء انقطاع والقدرة على تشغيل برامج أطول بكثير.”
يقول كراودر إن تحديد نقطة التفتيش الرئيسية التالية للميزة الكمية، حيث يجب أن يكون المستخدمون قادرين على تشغيل مشكلة حسابية لها فائدة علمية بنتيجة لا يمكن تحقيقها بأي طريقة أخرى، هو سؤال يصعب الإجابة عليه. ويقول: “نحن الآن في هذا الوضع الغريب، حيث قمنا ببناء أجهزة كمبيوتر أكبر مما يمكن لأي شخص محاكاته، ولكنها أصغر مما أستطيع أن أثبت لك أنه أفضل على السبورة”. “أحتاج إلى تشغيله فعليًا على الكمبيوتر لمعرفة ما إذا كان أفضل. لذلك، لا أستطيع أن أثبت لك ذلك حتى أثبته لك.
مفاتيح مملكة الكم
من أجل تحقيق نقاط التفتيش التالية والاقتراب من تحقيق وعود الحوسبة الكمومية، يقول كراودر إن هناك حاجة إلى ثلاثة عناصر.
ويقول: “أحدها هو تكنولوجيا الأجهزة الأساسية”. “نعتقد أننا نعرف كل القطع التي نحتاج إلى بنائها. نعتقد أننا أظهرنا كل القطع من وجهة نظر بحثية. والآن نحتاج فقط، من وجهة نظر هندسية وتطويرية، إلى تجميع هذه القطع معًا والاحتفاظ بالقيمة.
في العام الماضي، يقول كراودر، وضعت شركة IBM معدل خطأ أقل، وهي بنية البوابة التي تستمر في تقليل أخطاء البوابة الخاصة بها.
العنصر الثاني، كما يقول، هو أن الكثير من الناس لا يقدرون الدور الذي تلعبه البرمجيات – والتوصل إلى برامج فعالة في استخدام الموارد الكلاسيكية. يقول كراودر: “عندما تتحدث عن تصحيح الأخطاء والتسامح مع الأخطاء، يركز الأشخاص بشدة على الكود السطحي، وهو على الأرجح ليس النهج الصحيح”. قد لا يأخذ هذا في الاعتبار كيفية قياس ترميز الأخطاء بكفاءة بحيث يمكن تشغيل البرامج على أجهزة الكمبيوتر العادية بكفاءة كافية بحيث لا يستغرق الأمر عدة سنوات لفك تشفير ما حدث على جهاز كمبيوتر كمي. “هذا في الواقع تحدي كبير إلى حد ما.”
ويقول إن القطعة الثالثة اللازمة للوصول إلى نقطة التفتيش الرئيسية هي تطوير الخوارزميات، الأمر الذي قد يتطلب جهدًا هائلاً في بعض النواحي. يقول كراودر: “إن الفهم مثل النهج الخوارزمي، وفهم تمثيل المشكلة وكيفية تعيين مشكلتك للحوسبة الأساسية هو المكان الذي يتم فيه فتح هذا الأمر، وإذا كان هناك أي شيء، أعتقد أن هذا ربما يكون مصدر قلقي الأكبر هو … تسريع ذلك الأمر. إنها مشكلة الموهبة ومشكلة التركيز”.
الجزء التالي من بطاقة التقرير الكمي، الذي سيأتي غدًا، سوف يتعمق أكثر في رؤى كراودر بالإضافة إلى فتح الباب أمام اللاعبين الآخرين وأصحاب المصلحة في نمو ومستقبل الحوسبة الكمومية.
