إلى أي حد يختلف الحاسوب الكمّيّ عن جهاز حاسوبي محمول؟
كاميلا ماكين، مانشستر Kamila Makin, Manchester
جهاز الحاسوب المحمول، مثل معظم أجهزة الحاسوب التقليدية، يتعامل مع الكهرباء داخل شرائح السيليكون بداخله. يحدث تشغيل أو إيقاف تشغيل كميات صغيرة من التيار الكهربائي تمثل إشارات منطقية صحيحة وكاذبة، أو أرقاماً ثنائية: الواحد والصفر. ولهذا السبب تستند معظم أجهزة الحاسوب التقليدية إلى عمليات منطقية على أرقام ثنائية (بتات Bits).
ولكن الحاسوب الكمّيّة Quantum computers تستخدم العناصر الكمّيّة الفردية Individual quantum elements مثل الإلكترونات أو الفوتونات والتي تسمى في هذا السياق كيوبتات Qubits.
إن الخصائص الكمّيّة الغريبة لهذه الجسيمات الدقيقة هي التي تمنح الحواسيب الكمّيّة قوتها. على سبيل المثال، بفعل “الدوران المغزلي” Spin، قد تكون الإلكترونات لأعلى أو لأسفل- وقد تكون الفوتونات رأسية أو أفقية- في وقت واحد. هذا “التراكب الكمي” Quantum superposition يعني أن الكيوبت في كلتا الحالتين في وقت واحد. حسناً، يكون كذلك إلى أن يتفاعل مع عامل خارجي سيؤدي حينها إلى ضبط حالته- أي اهتزاز أو اضطراب في مكان قريب يمكن أن يسبب حدوث هذه الانهيارات. لمنع فك الترابط الكمّيّ Quantum decoherence، يحاول العلماء الحفاظ على حالات التراكب الهشة للكيوبتات في غرف مفرغة وثلاجات أكثر برودة من الفضاء الخارجي. تعتمد الكيوبتات أيضاً على خاصية غريبة تُعرَف باسم التشابك Entanglement، تتشابك وفقها خاصية أحد الجسيمات مع أخرى. هنا يصير الأمر معقداً حقاً. إذا صنعنا جسيمين متشابكين بإجمالي دوران يساوي صفراً، وانهارت حالة أحدهما بحيث يكون دورانه في اتجاه عقارب الساعة، فإن حالة الجسيم الآخر ستكون عكس اتجاه عقارب الساعة، حتى لو لم يكن الجسيمان قريبين كلاهما من الآخر.
كل هذا يعني في الأساس أنه بمجرد تشابكها، يمكن استخدام الكيوبتات لتمثيل أعداد ضخمة من الأرقام المحتملة في الوقت نفسه. على سبيل المثال، يحتوي حاسوب غوغل الكمّيّ سيكامور Sycamore على 53 كيوبت يمكن أن تمثل أكثر من 10,000,000,000,000,000 (10 كوادريليون) تركيب في وقت واحد. هذا يعني أنه يمكنه في 200 ثانية إجراءُ عملية حسابية قد تستغرق 10 آلاف عام عند إجرائها باستخدام الحاسوب العادي.
من الناحية النظرية، هذا يعني أن الحاسوب الكمّيّ يمكنه إجراء حسابات متخصصة لا تستطيع الحواسيب التقليدية الاضطلاع بها (وهو مفهوم يسمى ميزة الكم Quantum advantage أو التفوق Supremacy). ولكن نظراً إلى ظروف التخزين الدقيقة المطلوبة، ما زالت أمامنا طريق طويلة قبل أن نتمكن من الحصول على معالجات كمّيّة في حواسيبنا المحمولة. PB
