- تتسابق عمالقة Tech Amazon و Google و IBM و Microsoft لتطوير جهاز كمبيوتر كمي وظيفي.
- أصدر كل منهما رقاقة كمية أولية مع طرق مختلفة والتطبيقات المحتملة.
- يتطور الحقل بسرعة ، ولكن تبقى العقبات الرئيسية قبل أن تصبح مفيدة تجاريًا.
سباق الكم هو التسخين.
أعلنت كل من Tech Titans Amazon و Google و IBM و Microsoft مؤخرًا التطورات في رقائق النموذج الأولي ، مما يؤدي إلى تشديد السباق لتطوير كمبيوتر الكم المفيد تجاريًا يمكنه حل بعض مشكلات الكون بشكل أسرع من الكمبيوتر الكلاسيكي على الإطلاق.
الحوسبة الكمومية هي مجال سريع التطور – رغم أنه لا يزال نظريًا إلى حد كبير وفني عميق. لكن يمكن أن يساعد تكسيره مفتوحًا في اكتشاف أدوية جديدة ، وتطوير مركبات كيميائية جديدة ، أو كسر طرق التشفيرمن بين النتائج الأخرى ، يقول الباحثون.
بطبيعة الحال ، يريد كل من اللاعبين الرئيسيين في Big Tech أن يكون الشخص الذي يتخذ السائد الحوسبة الكمومية.
“أنت تسمع الكثير عن ذلك لأن هذه نقطة تحول حقيقية” ، هذا ما قاله Oskar Painter ، مدير شركة Quantum Hardware في Amazon Web Services ، لـ Business Insider في أواخر فبراير ، بعد إعلان الشركة عن رقاقة Ocelot.
التزم معنا – هنا حيث يصبح الأمر معقدًا.
حيث تستخدم الحوسبة الكلاسيكية أرقامًا ثنائية – 0s و 1s ، والتي تسمى البتات – لتمثيل المعلومات ، تعتمد الحوسبة الكمومية على أساس مبني من المكافئ الكمي للبت ، يسمى Qubits. عندما يتصرفون بشكل متوقع على نطاق كبير بما فيه الكفاية ، تسمح Qubits لأجهزة الكمبيوتر الكم بحساب المعادلات بسرعة مع حلول متعددة وإجراء حسابات متقدمة من المستحيل على أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية.
ومع ذلك ، فإن Qubits غير مستقرة ، وسلوكها لا يمكن التنبؤ به. أنها تتطلب شروط محددة ، مثل الضوء المنخفض والبيئات الباردة للغاية ، لتقليل الأخطاء. عند زيادة عدد Qubits ، يرتفع معدل الخطأ – مما يجعل التقدم في حقل تباطؤ.
توجد بالفعل أجهزة كمبيوتر الكم الحجم ، ولكن السباق مستمر لتوسيع نطاقها وجعلها مفيدة لجمهور أوسع بدلاً من مجرد علماء.
في الآونة الأخيرة ، أعلنت Amazon و Google و Microsoft عن رقائق النماذج الأولية الجديدة ، وقد قامت IBM بخطوات في خارطة الطريق الكمومية الحالية. تستخدم كل شركة أساليب فريدة لحل مشاكل تقليل الأخطاء وقابلية التوسع التي ابتليت بالحقل منذ فترة طويلة وجعل الحوسبة الكمومية المفيدة حقيقة.
إليك كيفية تراكم كل نهج.
Microsoft
نهج الكم: Qubits الطوبولوجية
أقوى آلة: Majorana 1
في فبراير ، كشفت Microsoft النقاب عن شريحة الكم الجديدة ، Majorana 1. الهدف من أن تصل الشريحة إلى تسريع تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية واسعة النطاق من عقود إلى سنوات.
وقالت Microsoft إن الشريحة تستخدم حالة جديدة من المادة لإنتاج Qubits “الطوبولوجية” التي تكون أقل عرضة للأخطاء وأكثر استقرارًا. في الأساس ، هذا Qubit يعتمد على حالة طوبولوجية للمادة ، وهي ليست سائلة أو غازًا أو صلبًا. نتيجة لذلك ، يمكن أن تحتفظ هذه الجسيمات الكمومية بـ “ذاكرة” لموضعها مع مرور الوقت وتتحرك حول بعضها البعض. لذلك ، يمكن تخزين المعلومات عبر Qubit بأكملها ، لذلك إذا فشلت أي أجزاء ، يمكن أن يحتفظ Qubit الطوبولوجية بالمعلومات الرئيسية وتصبح أكثر مقاومة للأخطاء.
وقال توم داراس ، مؤسس شركة ويلنك في الحوسبة الكمومية: “تقدم Microsoft هو الأصعب في الحصول على فكرة عن أنها مكانة للغاية”. “حتى الخبراء في الصناعة يجدون صعوبة في تقييم جودة هذه النتائج.”
يتفق الخبراء الكموميون على أن Microsoft لا يزال لديها العديد من حواجز الطرق التي يجب التغلب عليها ، وأن ورقة الطبيعة التي استعرضها النظراء لا توضح إلا جوانب ما ادعى باحثوها تحقيقه-ولكن بعضها في النظام البيئي الكمومي يرى أنها نتيجة واعدة.
جوجل
نهج الكم: فائق التوصيل Qubits
أقوى آلة: الصفصاف
في ديسمبر / كانون الأول ، أعلنت Google عن ويلو ، أحدث شريحة كمية لها ، والتي تدعي الشركة تستغرق خمس دقائق فقط لحل مشكلة من شأنها أن تأخذ أسرع وقت في العالم 10 سبتمبر.
ربما كان الأمر الأكثر إثارة للإعجاب هو اختراق Google في كيفية مقياس أجهزة الكمبيوتر الكم. تاريخياً ، كلما زاد عدد الحالات التي يتم إضافتها ، وكلما زاد قوة الكمبيوتر ، زاد عرضها. مع Willow ، قال باحثو Google إن إضافة المزيد من Qubits إلى معالج الكم جعلها بالفعل أقل عرضة للخطأ ، مما يعكس الظاهرة النموذجية.
يُعرف الإنجاز المعروف باسم “أدناه عتبة” ، وهو معلم مهم من خلال تكسير مشكلة كانت موجودة منذ التسعينيات. في دراسة نشرت في Nature ، فإن باحثو Google يفترضون هذا الإنجاز قد يوفر أخيرًا وسيلة لبناء كمبيوتر الكم على نطاق واسع مفيد. ومع ذلك ، لا يزال الكثير من هذا نظريًا ، والآن ستحتاج Google إلى إثبات ذلك في الممارسة العملية.
أمازون
نهج الكم: فائق التوصيل Qubits
أقوى آلة: Ocelot
في أواخر فبراير ، أعلنت شركة Amazon Web Services عن Chip Ocelot ، وهي نموذج أولي مصمم لتعزيز تركيز الشركة على الحوسبة الكمومية المستندة إلى مجموعة النظراء.
و أمازون وقال المتحدث الرسمي باسم Business Insider إن النموذج الأولي لـ Ocelot أظهر القدرة على زيادة الكفاءة في تصحيح الأخطاء الكمومية بنسبة تصل إلى 90 ٪ مقارنة مع الأساليب التقليدية. تقوم الشريحة باستفادة بنية فريدة تدمج تقنية Cat Qubit – التي تم تسميتها لـ The Famous القط شرودنجر تجربة الفكر – ومكونات تصحيح الخطأ الكمومية الإضافية التي يمكن تصنيعها باستخدام العمليات المستعارة من صناعة الإلكترونيات.
أخبر Troy Nelson ، عالم الكمبيوتر وكبير مسؤولي التكنولوجيا في Lastwall ، وهو مزود للأمن السيبراني لتكنولوجيا Quantum Resilient ، Business Insider أن رقاقة Ocelot من Amazon هي كتلة بناء أخرى ستستخدمها الصناعة لبناء كمبيوتر الكم العاملة. ومع ذلك ، يجب تخفيض معدل الخطأ الخاص به بشكل كبير ، وستتطلب رقائقها المزيد من كثافة Qubit قبل أن تكون مفيدة.
وقال نيلسون: “هناك الكثير من التحديات المقبلة. ما اكتسبته Amazon في تصحيح الأخطاء كان بمثابة مفاضلة للتعقيد وتطور أنظمة التحكم والقرصات من الشريحة”. “ما زلنا في أيام النموذج الأولي ، ولا يزال أمامنا عدة سنوات ، لكنهم حققوا قفزة كبيرة إلى الأمام.”
IBM
نهج الكم: فائق التوصيل Qubits
أقوى آلة: كوندور
لقد كانت IBM من المرشحين لبعض الوقت لبعض الوقت ، مع العديد من رقائق النماذج الأولية المختلفة وتطويرها لنظام Q ، وهو أول كمبيوتر كمي تجاري يعتمد على الدوائر ، تم الكشف عنه في يناير 2019.
تعد Condor Chip من IBM أقوى الشركة من حيث عدد Qubits. ومع ذلك ، منذ تطورها ، ركزت IBM مقاربتها على جودة عمليات البوابة الخاصة بها وجعل رقائقها الكمومية الأحدث وحدها بحيث يمكن الجمع بين أدوات حوسبة كمية أكثر قوة.
تم الكشف عن كوندور ، ثاني أكبر معالج كمي على الإطلاق ، في قمة IBM Quantum Summit 2023 في 4 ديسمبر 2023. وفي الوقت نفسه ، ظهرت IBM لأول مرة في رقاقة Heron ، معالج 133 مسافة مع معدل خطأ أقل.
أخبر روب شويلكوف ، مؤسس وكبير العلماء للدوائر الكمومية ، Business Insider أن IBM أعطت أولوية “تخفيف الأخطاء” على أساليب تصحيح الأخطاء التقليدية. على الرغم من أن IBM نجحت حتى الآن في ما يسميه Schoelkopf “تحجيم القوة الغاشمة” مع هذا النهج ، قال إن المنهجية ستحتاج إلى تعديلها على المدى الطويل للكفاءة.
من يقود السباق؟
أخبر Sankar Das Sarma ، وهو عالم فيزيائي المادة المكثفة النظرية بجامعة ماريلاند ، Business Insider أن خدمات Amazon Web Services Ocelot ، و Willow من Google ، و Cond من IBM تستخدم نهجًا فائقًا “أكثر تقليدية” لتطوير الكم مقارنة بالمنافسين الآخرين.
على النقيض من ذلك ، يعتمد نهج Microsoft على أوضاع Topological Majorana Zero ، والتي تحتوي أيضًا على موصل فائق ، ولكن بطريقة مختلفة تمامًا “، قال. إذا كانت DAS Sarma تعمل بشكل صحيح ، فهي محمية من الناحية الطوبولوجية مع الحد الأدنى من الحاجة إلى تصحيح الخطأ ، مقارنةً بالمطالبات من شركات التكنولوجيا الأخرى بأنها قامت بتحسين طرق تصحيح الأخطاء التقليدية.
ومع ذلك ، فإن نهج كل شركة “مختلف تمامًا” ، قال داس سارما. “من السابق لأوانه التعليق على من هو المقدم لأن الموضوع بأكمله هو أساسا في مرحلة التطوير الأولية.”
قال جورج أليفييه ريموند ، الرئيس التنفيذي لشركة كمية الحوسبة الحوسبة ، إن شركات التكنولوجيا الكبرى يجب أن تكون حذرة بشأن “رفع التوقعات عند الترويج للنتائج”. “وإلا ، يمكنك خلق خيبة الأمل.”
ردد مشاعر ريموند من قبل نائب الرئيس لتبني الكمية وتطوير الأعمال ، سكوت كراودر ، الذي أخبر Business Insider أنه يشعر بالقلق “الزائد” يمكن أن يقود الناس إلى خصم التكنولوجيا الكمومية قبل أن يتحقق وعدها.
وقال كراودر في إشارة إلى متى يتفوق الكمبيوتر الكمي على الآلات الكلاسيكية: “نعتقد أننا على أعتاب إظهار ميزة الكم”. “لكن الصناعة لا تزال بضع سنوات من كمبيوتر الكم الذي يتحمل الأخطاء تمامًا.”