احدث ماكينة على خارطة طريق الحوسبة الكمومية لشركة IBMحصلت شركة Heron على تعزيز في الأجهزة والبرمجيات في الوقت الذي تسعى فيه الشركة نحو تحقيق هدفها المتمثل في تصحيح الأخطاء.
ويُنظر إلى تصحيح الأخطاء على أنه الكأس المقدسة للحوسبة الكمومية، والتي من شأنها أن تفتح الأبواب أمام التبني التجاري. قد يستغرق ذلك سنوات عديدة، لكن شركة IBM Heron تقدم تخفيف الأخطاء، والتي تصفها الشركة بأنها تقنيات تسمح للمستخدمين بتخفيف أخطاء الدائرة عن طريق نمذجة ضوضاء الجهاز في وقت التنفيذ.
بمعنى آخر، هذا شيء يحتاج مطورو البرامج إلى القيام به عند برمجة أجهزة الكمبيوتر الكمومية من شركة IBM للتغلب على الضوضاء المتعلقة بالأخطاء المتأصلة في تكنولوجيا الحوسبة الكمومية اليوم.
“التقدم عبر أجهزة IBM Quantum وQiskit وقال جاي غامبيتا، نائب رئيس شركة IBM Quantum: “إننا نمكن مستخدمينا من بناء خوارزميات جديدة يمكن من خلالها ربط موارد الحوسبة الفائقة الكمومية والكلاسيكية معًا لدمج نقاط القوة الخاصة بكل منها”.
“بينما نتقدم في خارطة الطريق الخاصة بنا نحو الأنظمة الكمومية المصححة للأخطاء باعتبارها ركيزة لمستقبل الحوسبة، ستكون الخوارزميات المكتشفة اليوم عبر الصناعات أساسية لتحقيق الإمكانات الكاملة للمساحات الحسابية غير المستكشفة التي تم إنشاؤها بواسطة تقارب وحدات QPU [quantum processing units]وحدات المعالجة المركزية [central processing units]ووحدات معالجة الرسومات [graphics processing units]”.
للتوافق مع إعلان Heron، قدمت IBM العديد من الأدوات الجديدة في مجموعة مطوري برامج Qiskit الخاصة بها. يتضمن ذلك أدوات مثل خدمة Qiskit Transpiler لتعزيز تحسين الدوائر الكمومية للأجهزة الكمومية ذات الذكاء الاصطناعي (AI) وQiskit Code Assistant لمساعدة المطورين على إنشاء كود كمي بسهولة باستخدام الذكاء الاصطناعي التوليدي القائم على IBM Granite نماذج.
كما أنها تضيف أيضًا Qiskit Serverless، الذي يمكّن مطوري البرامج من تشغيل أساليب الحوسبة الفائقة الأولية المتمركزة على الكم عبر الأنظمة الكمومية والكلاسيكية وكتالوج IBM Qiskit Functions Catalog لإتاحة الخدمات من IBM وAlgorithmiq وQedma وQunaSys وQ-CTRL وMultiverse Computing.
تصحيح الخطأ هو الاختراق
يعتقد توبياس ليندستروم، رئيس قسم العلوم في قسم التكنولوجيا الكمومية في NPL، أن التغيير التدريجي في الحوسبة الكمومية سيحدث بمجرد إصلاح تصحيح الخطأ.
وقال: “اليوم، نحن مقيدون بالتوسع لأنه ليس لدينا تصحيح للأخطاء”. “بمجرد أن تتمكن من بناء كيوبت منطقي لتصحيح الأخطاء، على حد علمي، لن يكون هناك ما يمنعك من بناء المزيد منها. إنه تحدٍ هندسي.”
وأضاف أنه بمجرد تصحيح الخطأ، “قد تنفق المزيد من المال ولكن ليس هناك حد للقياس”، ردًا على سؤال حول ما إذا كان الكمبيوتر الكمي العامل سيتبع نفس القواعد مثل قانون مور، الذي يوضح أن العدد من الترانزستورات على المعالج تتضاعف كل سنتين وبنفس السعر.
في حين كان هناك الكثير من التقدم في المخططات التي تركز على تصحيح الأخطاء، يتوقع ليندستروم أن يتسارع اعتماد الحوسبة الكمومية عندما يتم إتقان التقنيات في نهاية المطاف.
وحتى لو كان سعر تذكرة مثل هذا الكمبيوتر الذي يحتوي على 10000 كيوبت يبلغ مليار دولار، فإن ليندستروم يعتقد أن السعر من غير المرجح أن يشكل عائقًا أمام بعض المنظمات والحكومات: “لا أعتقد أن هذا سيوقف الناس عندما تتحدث عن شيء مفيد مثل الكمبيوتر الكمي.”
ما يعنيه هذا هو أنه من المرجح أن يتم شراء أجهزة الكمبيوتر الكمومية في البداية فقط من قبل الحكومات أو الشركات الكبيرة جدًا.
هناك فئة معينة من المشكلات التي يشعر ليندستروم والعديد من العاملين في الصناعة أن الحوسبة الكمومية ستكون قادرة على تحسينها. وقال إنه ليس من المستغرب أن تكون “المشكلات الكمية” مثل كيمياء الكم من بين الفرص الكبيرة، حيث يمكن تطبيق الحوسبة الكمومية في علوم المواد مما يؤدي إلى فرص مثل تطوير تقنيات أكثر مراعاة للبيئة.
على الرغم من أن ليندستروم ليست أجهزة كمبيوتر كاملة، إلا أنها وصفت برنامج سرير الاختبار الكمي التابع للأبحاث والابتكارات في المملكة المتحدة بأنه “خطوة مهمة”. يوفر هؤلاء “المتظاهرون” للتكنولوجيا الكمومية وسيلة لشركات الحوسبة الكمومية لتطوير الآلات التي يمكن للمؤسسات الوصول إليها بشكل مباشر في المملكة المتحدة.
حل المشكلات وتحسين المهارات
مثل جهاز Gambetta من شركة IBM، يرى ليندستروم الأجهزة الكمومية كجزء من المزيج الذي سيتم استخدامه لتسريع أعباء عمل معينة: “ربما يكون التشبيه الجيد شيئًا مثل استخدام وحدات معالجة الرسومات أو FPGAs [file programmable gate arrays] في سياق الحوسبة عالية الأداء. لا تزال تقوم بتسجيل الدخول إلى جهاز كمبيوتر عادي، ولكن بالنسبة لبعض المشكلات، فأنت تستخدم وحدة معالجة الرسومات (GPU) أو FPGA.
سيشمل عصر الحوسبة الكمومية، كما هو الحال مع وحدات معالجة الرسومات، المعالج الكمي الذي يعمل بشكل فعال كمسرع أو معالج مساعد لوحدة المعالجة المركزية. يعتقد ليندستروم أنه في عالم مثالي، سيستخدم المبرمج لغة البرمجة المفضلة لديه وستقوم أداة تجميع التعليمات البرمجية المصدر الخاصة به بعد ذلك بالبحث في هذا الكود وتحديد الخطوات في البرنامج التي تتطلب خطوة تحسين ثم تقييم ما إذا كان من الأفضل خدمتها عن طريق التفريغ المهمة للمعالج الكمي.
وقال: “هذا هو السيناريو المثالي، من حيث سهولة الاستخدام، لكنه قد لا يكون أفضل طريقة لاستخدام الموارد الموجودة”.
بالنسبة إلى ليندستروم، يجب أن يكون هناك مجموعة من المبرمجين المتخصصين الذين يفهمون بنية الكمبيوتر بعمق: “أعتقد أن النظير الجيد سيكون أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية في الثمانينيات، حيث كان الناس يبرمجون بلغة التجميع للحصول على أقصى قدر من الأداء من الأجهزة “.
وبالنظر إلى جهود الصناعة الحالية، قال ليندستروم إن هناك عملًا لجعل الحوسبة الكمومية في متناول الأشخاص الذين ليس لديهم بالضرورة خلفية متعمقة في التكنولوجيا، لكن هذا غير ممكن اليوم.
وقال: “في المستقبل المنظور، ستحتاج إلى فئة ثانية من الأشخاص الذين يفهمون حقًا الحوسبة الكمومية والذين يمكنهم صياغة المشكلة حتى قبل أن يبدأوا في كتابة التعليمات البرمجية”.
ما يعنيه هذا من منظور المهارات، حيث يخطط مدراء تكنولوجيا المعلومات لمستقبل تكون فيه الحوسبة الكمومية جزءًا من مزيج التكنولوجيا، وفقًا لليندستورم، قصة مشابهة لتحسين المهارات اللازمة لوحدات معالجة الرسومات.
“الناس على دراية بوحدة معالجة الرسومات لأنها، مرة أخرى، كانت جزءًا من النظام البيئي للحوسبة لفترة طويلة، لكنهم لا يحتاجون بالضرورة إلى معرفة كيفية إنشاء وحدة معالجة الرسومات – فهم يحتاجون فقط إلى فهم واجهات برمجة التطبيقات [application programming interfaces] وما هي المشاكل التي يمكن استخدام وحدات معالجة الرسومات لحلها.
