يمكن لخوارزمية بيتر شور أن تخترق شبكة الإنترنت، لكنه لا يشعر بالقلق

“إذن، هل هو بيونسيه في هذا الحدث؟” تقول امرأة شابة تقف خلفي لزميل لها. نحن الثلاثة واقفون، ننظر إلى الجزء الخلفي من حشد من الناس، ينظر جميع أعضائه إلى رجل ملتح يرتدي سترة برتقالية. إن النظر إليه يشبه محاولة رؤيته الموناليزا – لمحات عابرة فقط هي الممكنة. يقول الزميل: “خوارزميته هي الخوارزمية التي ستكسر كل شيء”، بينما ألمح لفترة وجيزة أشخاصًا يلتقطون صورًا شخصية ويوقعون على شارات المؤتمر الخاصة بهم.

أنا في مؤتمر Quantum.Tech العالمي في بوسطن، وبيتر شور هو نجم الجذب. يعد شور أحد أكثر الباحثين تأثيرًا في تاريخ الحوسبة الكمومية، ويعود الفضل في ذلك كله إلى ابتكاره، المعروف باسم خوارزمية شور.

في التسعينيات، كان شور باحثًا في مختبرات بيل في نيوجيرسي. كانت أجهزة الكمبيوتر الكمومية موضوع بحث غامض إلى حد ما، بالكاد كان على راداره، حتى حضر ندوة لرائد الحوسبة الكمومية أوميش فازيراني. هناك، سمع عن مشكلة يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكمومية حلها بشكل أفضل من أي كمبيوتر تقليدي. كانت المشكلة مفتعلة إلى حد كبير، لذا تساءل شور عما إذا كان هناك شيء أكثر عملية يمكن أن تكون أجهزة الكمبيوتر الكمومية جيدة فيه أيضًا.

وعلى مدار ستة أشهر تقريبًا، وبلغت ذروتها في ربيع عام 1994، لم يكتف بتحديد مثل هذه المشكلة – تحليل الأعداد الكبيرة جدًا – ولكنه طور أيضًا وصفة يمكن أن يتبعها الكمبيوتر الكمي لحلها. ولدت خوارزمية شور، تلك التي يمكنها “كسر كل شيء”. وسرعان ما أصبح معروفًا كمساهمة بارزة في هذا المجال، وأعطت الباحثين سببًا عاجلًا لبناء أجهزة كمبيوتر كمومية.

يعتمد معظم التشفير الحديث على المهمة الرياضية المتمثلة في تحليل أعداد كبيرة جدًا. وطالما أن أجهزة الكمبيوتر تواجه هذه المهمة، فإن بياناتنا الرقمية، بدءًا من رسائل البريد الإلكتروني والملفات الطبية وحتى المعاملات المصرفية، تظل آمنة. لكن الكمبيوتر الكمي الذي يستخدم خوارزمية شور سيكون جيدًا بشكل استثنائي في هذا الأمر. من الجيد جدًا، في الواقع، أن يتمكن كمبيوتر كمي قوي بدرجة كافية من استخدام خوارزمية شور لفك تشفير بياناتنا الأكثر أمانًا.

ومع ذلك، خلال لحظة هادئة نادرة في المؤتمر في بوسطن، وهو يلتقط أنفاسه في صالة المتحدثين المؤقتة، أخبرني شور أنه ليس قلقا. “لدينا طرق جيدة للتشفير ما بعد الكمي، علينا فقط تنفيذها [them]”، توقف مؤقتًا، ثم أضاف التحذير: “سيكون هذا صعبًا للغاية”.

والواقع أن هناك العديد من الطرق المدروسة جيداً لتشفير المعلومات التي تقاوم خوارزمياته، وقد أنشأت مؤسسات مثل المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا في الولايات المتحدة بالفعل معايير تشفير مضادة للكم، ولكن تكييفها سوف يكون صعباً ومكلفاً من الناحية التكنولوجية. قد تحتاج المؤسسات الكبيرة مثل البنوك أو أنظمة المستشفيات إلى سنوات لمراجعة شبكات الاتصالات الخاصة بها بحثًا عن نقاط الضعف المحتملة، ثم تحتاج إلى وقت طويل بنفس القدر لتحديث الأجهزة التي تتألف منها وبرامج الكمبيوتر الخاصة بها.

والساعة تدق. لا تزال أفضل أجهزة الكمبيوتر الكمومية الحالية غير موثوقة وقوية حسابيًا بما يكفي لتشغيل خوارزمية شور، لكن السنوات الأخيرة شهدت تقدمًا سريعًا من حيث قدرات أجهزة وبرمجيات الحوسبة الكمومية. وتستهدف شركات التكنولوجيا العملاقة مثل جوجل الآن عام 2029 لاستكمال انتقالها إلى التشفير ما بعد الكمي، وقد وقع الرئيس الأمريكي دونالد ترامب مؤخرا على أمر تنفيذي يلزم جميع الأنظمة ذات القيمة العالية والعالية التأثير داخل حكومة الولايات المتحدة بفعل الشيء نفسه بحلول عام 2031.

“[Quantum computers] يقول شور: “لا تزال ألعابًا، لكنها ستتوقف عن كونها ألعابًا قريبًا جدًا”. وأخبرني أنه معجب بالعمل الذي قام به الباحثون لجعل أجهزة الكمبيوتر الكمومية أكبر، مما يزيد أيضًا من قوتها الحسابية. ويقول شور: إن الجهود المبذولة عبر الأوساط الأكاديمية والصناعية لتحسين كيفية اكتشاف أجهزة الكمبيوتر الكمومية لأخطائها وتصحيحها كانت مذهلة أيضًا.

ويقول إن الناس مخطئون عندما يعتقدون أن أي شيء يمكنك القيام به باستخدام جهاز كمبيوتر تقليدي، يمكنك القيام به بشكل أسرع باستخدام جهاز كمبيوتر كمي. ويقول: “لا أعتقد أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية ستساعد في التنبؤ بسوق الأوراق المالية”.

ومن وجهة نظره، فإن مجموعة المشكلات التي يجب على الباحثين في مجال الحوسبة الكمومية استهدافها محدودة إلى حد ما. بالإضافة إلى التشفير، فإن التطبيقات الرئيسية للحوسبة الكمومية سوف تحاكي الأنظمة المعقدة، بدءًا من ميكانيكا الكم والجزيئات ذات الأهمية إلى الكيمياء والطب الحيوي، بالإضافة إلى بعض مشكلات التحسين، كما يقول شور. وهو مهتم بشكل خاص بخوارزميات التحسين، والتي يقول إنها ربما تم تجاهلها بسرعة كبيرة من قبل بعض زملائه.

ومع ذلك فهو يعترف بأن تطوير خوارزميات كمومية أكثر فائدة حتى الآن أثبت أنه أمر صعب للغاية. لماذا لم يقم أحد بتطوير خوارزمية أخرى ذات معنى وقوة مثل خوارزميته؟ ويقول إنه يشك في أننا إما لسنا أذكياء بما يكفي لتطوير المزيد من الخوارزميات الكمومية الرائعة، أو أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية ببساطة ليست مفيدة لكل هذا العدد من المهام.

لا يسعني إلا أن أسأله عما يعتقد أننا يجب أن نفعله لنصبح أكثر ذكاءً. ويقول: علينا أن نلعب مع أجهزة الكمبيوتر الكمومية الفعلية لنرى ما يمكنها فعله، ونجرب بعض الأفكار الغريبة. “لكن عليك أن تفهم كل ميكانيكا الكم وكل علوم الكمبيوتر، وهذا في الواقع الكثير مما يجب تعلمه.”