ربما لن تستخدم أبدًا الأجهزة الكمومية بنفسك، ولكن هناك احتمال كبير أنك ستستفيد من الأبحاث التي لم يكن من الممكن إكمالها بدونها. لا يمكن أبدًا لوحدات الآحاد والأصفار في أجهزة الكمبيوتر التقليدية إنجاز نوع المعالجة الذي تستطيع الحوسبة الكمومية القيام به.
الاحتمالات لا حدود لها، ولكن هناك عقبة واحدة مهمة: إذا لم يكن لدى الناس إمكانية الوصول إلى أجهزة الكمبيوتر الكمومية، فإن التكنولوجيا ليست أكثر من مجرد مشروع علمي مثير للاهتمام. إذا لم يتمكن علماء الكمبيوتر والباحثون الأكاديميون وغيرهم من الوصول إلى الأجهزة، فلن يتخذ هذا المجال خطوته التالية إلى الأمام أبدًا.
مقاطع الفيديو الموصى بها
إجابة IBM لهذه المشكلة هي أ منصة سحابية تسمى IBM Q. منذ إطلاق البرنامج في مايو 2016، منح المستخدمين طريقة لاستخدام الحوسبة الكمومية دون الحاجة إلى الوصول المباشر إلى جهاز كمبيوتر كمي.
متعلق ب
- لقد حقق العلماء للتو طفرة في الحوسبة الكمومية
- يعد معالج IBM الجديد بسعة 127 كيوبت إنجازًا كبيرًا في مجال الحوسبة الكمومية
- تقوم شركة IBM ببناء أكبر حاسوب كمي، وثلاجة عملاقة لوضعه فيه
قد لا تكون الأجهزة نفسها متوفرة بكثرة، ولكن بفضل ذلك آي بي إم س، إنه موجود في كل مكان.
البناء الكمي
التقيت ببوب سوتور، نائب الرئيس لاستراتيجية IBM Q والنظام البيئي في قاعة عرض مزدحمة في مؤتمر IBM Think في أبريل. لقد وقفنا على بعد بوصات من ناظم البرد، وهو جزء من البنية المعقدة التي تجعل الحساب الكمي ممكنًا.
"الجهاز الكمي الفعلي، الكيوبتات، يعيش في [ناظم البرد]. ويظل هذا قريبًا جدًا من الصفر المطلق. 0.015 كلفن. هذا أعلى بقليل من الصفر المطلق، حيث لا شيء يتحرك”.
قال لي سوتور، وهو يشير إلى حجرة صغيرة في قاعدة الهيكل: "الجهاز الكمي الفعلي، الكيوبتات، يعيش هنا". "يتم الاحتفاظ بهذا عند مستوى قريب جدًا من الصفر المطلق. 0.015 كلفن. هذا أعلى بقليل من الصفر المطلق، حيث لا شيء يتحرك”.
يعد التبريد عاملاً مشتركًا بين العديد من مشاريع الحوسبة الكمومية في العقد الماضي. تجعل درجات الحرارة المنخفضة من السهل الحفاظ على بيئة يمكن أن يحدث فيها التشابك. إنها واحدة من أكبر التحديات التي يواجهها العلماء والمهندسون العاملون في هذا المجال: كيف يمكننا جعل المنطقة المحيطة باردة بدرجة كافية حتى تعمل الأجهزة على النحو المنشود.
في حين أن الجزء الأكثر برودة من ناظم البرد يصل تقريبًا إلى الصفر المطلق، فإن الجزء العلوي من الهيكل تبلغ درجة حرارته أربع درجات كلفن معتدلة نسبيًا. يصبح كل قسم أكثر برودة بشكل تدريجي من الأعلى إلى الأسفل، وهي عملية تستغرق على ما يبدو إجمالي 36 ساعة. يشير سوتور إليه على أنه "مقطر مجيد"، في إشارة إلى الطريقة التي يستخدم بها الهيليوم لتنفيذ عملية التقطير التي تطرد الحرارة.
الأجهزة الوهمية
عندما تحدثني سوتور عن هذا الجهاز المعقد، أقر بأن هذا المثال بالتحديد لا يستخدم فعليًا لتشغيل العمليات الحسابية كجزء من منصة IBM Q.
أخبرني أن الكيوبتات مزيفة - "لماذا نضع واحدة من أحدث شرائحنا في شيء يتجول للتو؟" - و أن منظم البرد نفسه أكثر "قوة" قليلاً من مكوي الحقيقي، لضمان عدم سقوطه إلى أجزاء أثناء الضغط عليه رحلة.
"لماذا نضع واحدة من أحدث شرائحنا في شيء يتجول في كل مكان؟"
لقد قمنا بتغطية الحوسبة الكمومية للاتجاهات الرقمية لسنوات، وكان لا يزال من الرائع رؤية الأجهزة "في الجسد"، حتى لو كانت في الواقع مجرد نسخة طبق الأصل. لكن حقيقة أن شركة IBM تشعر بالحاجة إلى تقديم تمثيل مادي لمساعيها الكمومية تتحدث كثيرًا عن الوضع الحالي لهذه التكنولوجيا.
لسنوات عديدة، لم تكن الحوسبة الكمومية أكثر من مجرد مسألة "ماذا لو؟" التي أذهلت علماء الكمبيوتر. ثم كانت تجربة. وهي الآن تحتل منطقة محظورة غريبة، مما يوفر فائدة مباشرة للباحثين حتى قبل الوعد بـ كمبيوتر كمي عالمي واسع النطاق تم الوفاء به. ومع ذلك، فهي لا تزال تقنية متخصصة نسبيًا، على الرغم من أن شركة IBM تبذل قصارى جهدها لجعلها في متناول الجميع.
يتطور مجال الحوسبة الكمومية بمعدل ملحوظ، ولكن لا يزال هناك طريق طويل لنقطعه قبل أن يصل إلى إمكاناته. ويكمن جزء من التحدي في النطاق الهائل لتحقيق هذه الأفكار.
يتطلب المفهوم نفسه قدرًا كبيرًا من التأريض في الفيزياء التجريبية لمجرد الانطلاق. كان هذا العمل بحاجة إلى دعمه من خلال الأعمال الهندسية البطولية - على سبيل المثال، الأسلاك الملتفة التي تراها في الصور التي توضح ذلك تم تنفيذ هذه المقالة لمنع الأجهزة من تقسيم نفسها إلى أجزاء مع انخفاض درجات الحرارة وتآكل المعدن انكماش. حاليًا، هناك مهمة شاقة تتمثل في تطوير نظام بيئي حول التكنولوجيا.
لقد تطلب الأمر من شركة ذات ثقل IBM تحويل شيء كان من الممكن أن ينتهي به الأمر بسهولة كمشروع علمي إلى تكنولوجيا عملية وعملية. ولكن الآن بعد أن قدرا كبيرا من العمل التأسيسي تم الانتهاء منه بالفعل، هناك تركيز واضح على كيفية إتاحة الوصول إلى هذه الأجهزة، جنبًا إلى جنب مع الجهود المبذولة لمواصلة إجراء تحسينات تدريجية.
العمل من المنزل
قال جيري تشاو، مدير مجموعة الحوسبة الكمومية التجريبية التابعة لشركة IBM، متحدثًا إلى Digital Trends في مؤتمر Think: "قبل عامين، كان هذا مشروعًا فيزيائيًا". "لقد كان شيئًا تحتاج إلى أن تكون في المختبر للقيام به. وكان وضعه على الويب هو الخطوة الأولى.
"منذ [بضعة] سنوات مضت، كان هذا مشروعًا فيزيائيًا. لقد كان شيئًا تحتاج إلى أن تكون في المختبر للقيام به. وكان وضعه على شبكة الإنترنت هو الخطوة الأولى.
ويشير إلى أن جزءًا من الهدف من الوصول عن بعد المقدم عبر منصة IBM Q كان إخفاء بعض الفيزياء الأساسية. لا يحتاج المستخدمون بالضرورة إلى معرفة ما تساهم به عملية التبريد، أو كيفية عمل المعالج فائق التوصيل. إن عدم القدرة على الفهم الكامل لهندسة الكمبيوتر الكمي لا يشكل عائقًا أمام الدخول.
قد يبدو هذا واضحًا، نظرًا لأن معظمنا يستخدم أجهزة مثل الهواتف الذكية أجهزة الكمبيوتر المحمولة بشكل يومي دون معرفة عملية بما يوجد تحت الغطاء. الفرق هو أن الأجهزة الكمومية التشغيلية نادرة جدًا بالمقارنة.
إن نقص الموارد المالية أو الخبرة التقنية قد يمنع الباحثين المتميزين والطلاب المتميزين من استخدام الكمبيوتر الكمي للقيام بعمل مهم. لكن شركة IBM Q تضمن أنه حتى لو كان لدى هؤلاء الأفراد طريق للوصول إلى الأجهزة التي يحتاجون إليها.
نحن لا نتحدث هنا عن مجرد الإمكانات المستقبلية. أخبرني تشاو أن 75 ألف مستخدم أجروا أكثر من 2.5 مليون تجربة على منصة IBM Q، وتم نشر حوالي 60 ورقة بحثية نتيجة لذلك. "هناك ورقة من اليابان يقول سوتور: "على تشابك 16 كيوبت، وكيف يمكنك فعل ذلك بالفعل". "هذه هي المرة الأولى التي يقوم فيها أي شخص بذلك بالفعل على هذا النوع من الآلات."
عندما وصلت فكرة أجهزة الكمبيوتر الكمومية إلى الاتجاه السائد لأول مرة، كان أحد الأسئلة الأكثر شيوعًا التي طرحها الناس هو متى يمكنهم توقع أن يحل مثل هذا النظام محل أجهزة الكمبيوتر الخاصة بهم. أجاب الخبراء أنه في الوقت الحالي، من غير الواضح ما إذا كان هذا النوع من الأجهزة سيوفر أي مزايا ملموسة على أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية.
لذلك، لا ينبغي لنا أن نتوقع رؤية جهاز كمبيوتر كمي في كل مكتب منزلي - ولكن الآن، يبدو أنه على المدى القصير، لا ينبغي لنا أن نتوقع رؤية واحد في كل مختبر لعلوم الكمبيوتر أيضًا. في عصرنا المترابط، يترتب على ذلك أن التكنولوجيا المتطورة لن يتم طرحها بشكل جماعي حتى يتم تسوية جميع مكامن الخلل.
إن طبيعة منصة IBM Q تعني أنه يمكن تحويل الدروس المستفادة إلى تحسينات للجميع بسرعة كبيرة.
يشير تشاو إلى أن "نموذج استهلاك الكم على المدى القريب هو هذا النوع من الوصول إلى السحابة". في الوقت الحالي، يبدو أن الوصول إلى الأجهزة الكمومية عن بعد هو النهج الأكثر فعالية.
تضع شركة IBM أجهزتها في أيدي الأشخاص الذين يمكنهم العثور على استخدامات عملية في الوقت الحالي، ومن المؤكد أن هذا سيشكل التطور المستمر للحوسبة الكمومية.
وفي الوقت نفسه، تعني طبيعة منصة IBM Q أنه يمكن تحويل الدروس المستفادة إلى تحسينات تفيد طول وعرض قاعدة المستخدمين بسرعة كبيرة.
ما الذي تستفيده شركة IBM من إتاحة أجهزتها للمستخدمين الذين لن يكونوا قادرين على العمل مع الكمبيوتر الكمي؟ حسنًا، كل ما تم تعلمه من استخدام الأجهزة الكمومية كان من الممكن أن ينتشر عبر العديد من المختبرات. ولكن بفضل IBM Q، أصبح الآن كل شيء يتغذى على مشروعه الخاص. لا تتوقع أن يتباطأ التقدم في أي وقت قريب.
توصيات المحررين
- تم بيع RTX 4090 بالفعل. وإليك كيف لا يزال بإمكانك الحصول على واحدة
- داخل مختبر المملكة المتحدة الذي يربط العقول بأجهزة الكمبيوتر الكمومية
- الباحثون يصنعون "قطعة بانوراما مفقودة" في تطوير الحوسبة الكمومية
- تعرف على Silq: أول لغة برمجة بديهية لأجهزة الكمبيوتر الكمومية
- تحقق شركة هانيويل قفزة كبيرة من منظمات الحرارة إلى أجهزة الكمبيوتر الكمومية
