مايكروسوفت تجعل الحوسبة الكمومية مفيدة أخيرًا

لقد كان حلم الحوسبة الكمومية دائمًا مثيرًا: ماذا لو تمكنا من بناء آلة تعمل على المستوى الكمي يمكنها معالجة الحسابات المعقدة بشكل أسرع بشكل كبير من جهاز كمبيوتر مقيد بالفيزياء الكلاسيكية؟ ولكن على الرغم من إعلان IBM وGoogle وآخرين عن أجهزة حوسبة كمومية متكررة، إلا أنها لا تزال غير مستخدمة لأي أغراض عملية. قد يتغير هذا مع إعلان اليوم من Microsoft وQuantinuum، اللذان يقولان إنهما طورا نظام الحوسبة الكمومية الأكثر خلوًا من الأخطاء حتى الآن.

في حين تعتمد أجهزة الكمبيوتر والإلكترونيات الكلاسيكية على البتات الثنائية كوحدة أساسية للمعلومات (يمكن أن تكون إما قيد التشغيل أو متوقفة عن العمل)، تعمل أجهزة الكمبيوتر الكمومية مع الكيوبتات، والتي يمكن أن توجد في تراكب حالتين في نفس الوقت. المشكلة مع الكيوبتات هي أنها عرضة للخطأ، وهذا هو السبب الرئيسي وراء استخدام أجهزة الكمبيوتر الكمومية الحالية (المعروفة باسم أجهزة الكمبيوتر الكمومية ذات النطاق المتوسط الضجيج [NISQ]) فقط للبحث والتجريب.

كان الحل الذي قدمته مايكروسوفت هو تجميع البتات الكمومية المادية في كيوبتات افتراضية، مما يسمح لها بتطبيق تشخيص الأخطاء وتصحيحها دون تدميرها، وتشغيلها في جميع أنحاء أجهزة Quantinuum. وكانت النتيجة معدل خطأ أفضل 800 مرة من الاعتماد على الكيوبتات المادية وحدها. تدعي Microsoft أنها تمكنت من إجراء أكثر من 14000 تجربة دون أي أخطاء.

وفقًا لجيسون زاندر، نائب الرئيس التنفيذي لقسم المهام والتقنيات الإستراتيجية في Microsoft، فإن هذا الإنجاز يمكن أن يقودنا أخيرًا إلى الحوسبة الكمومية "المستوى الثاني المرن"، والتي ستكون موثوقة بدرجة كافية للتطبيقات العملية.

كتب زاندر في تدوينة اليوم: "المهمة المطروحة للنظام البيئي الكمي بأكمله هي زيادة دقة البتات الكمومية وتمكين الحوسبة الكمومية المتسامحة مع الأخطاء حتى نتمكن من استخدام الآلة الكمومية لفتح حلول للمشكلات المستعصية سابقًا". "باختصار، نحن بحاجة إلى الانتقال إلى الكيوبتات المنطقية الموثوقة - التي يتم إنشاؤها من خلال الجمع بين الكيوبتات المادية المتعددة معًا في كيوبتات منطقية للحماية من الضوضاء والحفاظ على عملية حسابية طويلة (أي مرنة)."

يعد إعلان مايكروسوفت "نتيجة قوية"، وفقًا لأرام هارو، أستاذ الفيزياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الذي يركز على المعلومات الكمومية والحوسبة. وقال في رسالة بالبريد الإلكتروني إلى Engadget: "يتمتع نظام Quantinuum بمعدلات خطأ وتحكم مثيرة للإعجاب، لذلك كان من المعقول أن يتمكنوا من إجراء تجربة مثل هذه، ولكن من المشجع أن نرى أنها نجحت". "نأمل أن يتمكنوا من الحفاظ على معدل الخطأ أو حتى تحسينه مع زيادة حجمهم."

سيتمكن الباحثون من تذوق الحوسبة الكمومية الموثوقة من Microsoft عبر Azure Quantum Elements في الأشهر القليلة المقبلة، حيث ستكون متاحة كمعاينة خاصة. الهدف هو المضي قدمًا نحو الحوسبة الفائقة الكمومية من المستوى 3، والتي ستكون قادرة نظريًا على معالجة قضايا معقدة بشكل لا يصدق مثل تغير المناخ وأبحاث الأدوية الغريبة. ليس من الواضح كم من الوقت سيستغرق الوصول إلى هذه النقطة فعليًا، ولكن في الوقت الحالي، على الأقل نحن نقترب خطوة واحدة نحو الحوسبة الكمومية العملية.

وكتب البروفيسور هارو: "إن الوصول إلى حاسوب كمي واسع النطاق ومتسامح مع الأخطاء لا يزال طريقًا طويلًا". "هذه خطوة مهمة لمنصة الأجهزة هذه. إلى جانب التقدم في الذرات المحايدة، فهذا يعني أن منصات الذرة الباردة تعمل بشكل جيد جدًا مقارنة بمنافسيها من الكيوبتات فائقة التوصيل."