هل الحواسيب الكمومية المفيدة والخالية من الأخطاء على بعد عامين فقط؟

يمكن أن تكون أجهزة الكمبيوتر الكمومية المفيدة والخالية من الأخطاء جاهزة خلال عامين فقط، حسبما ادعى باحثون في شركة الحوسبة الكمومية QuEra.

الحوسبة الكمومية هي تقنية سريعة النضج، والصناعة المحيطة بها تنمو بسرعة. تكمن أكبر عقبة أمام استخدامات أجهزة الكمبيوتر الكمومية اليوم في الكيمياء والمواد وتطوير الأدوية في مدى تعرضها للخطأ، مما يحد من تعقيد الحسابات التي يمكنها إجراؤها. والآن، أصبح يوفال بوجر من QuEra وزملاؤه واثقين من أنهم سيتجاوزون هذه العقبة قريبًا.

من المقرر أن يصل Libra، وهو الكمبيوتر الكمي المتسامح مع الأخطاء الخاص بالشركة، في عام 2028، وهو جهاز كمبيوتر يمكنه التقاط الأخطاء وتصحيحها، وسيكون متاحًا عبر السحابة من خلال التعاون مع Amazon Web Services (AWS). في الوقت الحالي، لا يوجد حاسوب كمي يعمل بكامل طاقته ويتحمل الأخطاء. يقول بوجر: “إن امتلاك أول حاسوب كمي متسامح مع الأخطاء سيكون بمثابة كسر حاجز الصوت”.

المكونات الأساسية للميزان، والتي تسمى الكيوبتات، ستتكون من ذرات شديدة البرودة ومحايدة كهربائيًا يتم التحكم فيها بالليزر. وسوف تحتوي على ما بين 10000 و15000 كيوبت، والتي سيتم تقسيمها إلى 256 مجموعة تسمى الكيوبتات المنطقية، كل منها سوف ترتكب خطأ مرة واحدة فقط في المليون مرة، حتى لو كانت موثوقية الكيوبتات الفردية داخل هذه المجموعات أقل.

يتوقع باحثو QuEra أن هذا سيمكن Libra من تشغيل “عملية ضخمة” أو مليون عملية. في عام 2025، قال خبير الحوسبة الكمومية جون بريسكيل في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا عالم جديد أن آلة Megaquop يمكن أن تستهل حقبة جديدة للحوسبة الكمومية. لكن القفزة التي يجب على فريق QuEra القيام بها للوفاء بهذا الوعد كبيرة. حاليًا، تحتوي أكبر مجموعة من البتات الكمومية الذرية المحايدة على 6100 منها، لكن لم يتم استخدامها بعد في الحسابات. أكبر عدد من الكيوبتات المنطقية المصححة للأخطاء تم صنعها حتى الآن هو 48. وتتوقع شركات الصناعة العملاقة مثل آي بي إم أنها ستكون قادرة على تقديم أجهزة كمبيوتر كمومية متسامحة مع الأخطاء بدءًا من عام 2029.

يقول جوناثان كينج من شركة Atom Computing، التي تصنع أيضًا أجهزة كمبيوتر كمومية ذرية محايدة، إن نظام الحوسبة الذي يعمل بكامل طاقته، بدلاً من العرض المختبري، سيتطلب دمج العديد من التطورات العلمية والهندسية. وفقًا لبوجر، تقوم QuEra حاليًا بتشغيل خمس آلات تجريبية لإتقان جوانب مختلفة من الميزان، مثل استبدال الذرات التي تصبح معيبة بسبب ارتفاع درجة حرارتها، أو إدارة قوة العدد الكبير من أشعة الليزر اللازمة، والجمع بينها.

يقول بوجر: “لقد تحول التوازن من 90 في المائة من العلوم إلى 10 في المائة من الهندسة، ليتجه أكثر نحو الهندسة”. ويعمل علماء الشركة أيضًا على تحسين كيفية استخدام أجهزة الكمبيوتر التقليدية للتحكم في الكيوبتات ومراقبتها، بالإضافة إلى التعاون مع فريق AWS على دمج Libra في البنية التحتية السحابية التقليدية للشركة.

يقول توماس وونج، من جامعة كريتون في نبراسكا: «لا يزال هناك الكثير مما يتعين القيام به». “من المعقول أن يصلوا إلى هناك بحلول عام 2028، ولكن من المعقول أيضًا أن يتجاوزوا ذلك ببضع سنوات أو أكثر”. يقول جو فيتزسيمونز من Horizon Quantum Computing إن خطة Libra طموحة بالتأكيد، لكن الشركة شاركت بالفعل في اختراقات تتعلق بتصحيح الأخطاء في أجهزة الكمبيوتر الكمومية، لذا فهي تتمتع بسجل حافل. هناك عدة طرق مختلفة لصنع الكيوبتات، لكن نهج الذرة المحايدة يفسح المجال لتحويل أسهل بين الكيوبتات والكيوبتات المنطقية، وهو ما يمكن أن يكون ميزة أساسية، كما يقول.

حتى لو سارت الأمور وفقًا للخطة، سيظل هناك سؤال واحد: ما الذي يمكن أن تفعله الآلة العملاقة؟ يقول بوجر إنه سيكون مناسبًا تمامًا لعمليات المحاكاة المعقدة للأنظمة من الفيزياء وعلوم المواد التي تعتبر حاليًا صعبة للغاية بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر الكمومية التقليدية والحالية. ويأمل أن يستخدمه الباحثون لتطوير خوارزميات حوسبة كمومية أفضل للجيل القادم من الآلات المتسامحة مع الأخطاء. يقول بوجر: “لن أتفاجأ إذا لم يتم اكتشاف معظم الخوارزميات التي أصبحت مفيدة في نهاية المطاف”.

من وجهة نظر وونغ، تتمتع Libra بفرصة أفضل لتصبح آلة اكتشاف تطلق المزيد من التطبيقات التي تغير قواعد اللعبة. ويقول: “أود أن أقول إن شركة QuEra تأمل في تشكيل الاتجاه البحثي للمجتمع لمساعدتهم على معرفة ما يجب فعله بالكيوبتات المنطقية البالغ عددها 256”.