لماذا يعد اختراق Google للحوسبة الكمومية أمرًا كبيرًا؟

• كشفت شركة جوجل النقاب عن شريحة Willow هذا الأسبوع، مما يمثل علامة فارقة في مجال الحوسبة الكمومية.
• قارن أحد الباحثين الكميين تقدم Google بشبكات الهاتف المحمول التي قفزت من 1G إلى 2G.
• في حين أن الأخبار تمثل اختراقًا، فمن المرجح أن التطبيقات في العالم الحقيقي لا تزال على بعد سنوات.

قد لا تظهر شريحة Willow الجديدة من Google في المنتجات الاستهلاكية في المستقبل القريب، ومع ذلك، يقول باحثو الحوسبة الكمومية إنها تمثل تقدمًا كبيرًا في هذا المجال.

وذلك لأن الشريحة تحل التحدي الموجود في الحوسبة الكمومية منذ ما يقرب من 30 عامًا، حسبما قالت جوجل في إعلانها في وقت سابق من هذا الأسبوع.

ويتمثل التحدي في تقليل كمية الأخطاء التي تولدها أجهزة الكمبيوتر الكمومية أثناء التشغيل. أجهزة الكمبيوتر الكمومية ليست كمبيوتر محمول أو كمبيوتر مكتبي قياسي.

على عكس الكمبيوتر المحمول الخاص بك، الذي يستخدم البتات لمعالجة المعلومات، تستخدم أجهزة الكمبيوتر الكمومية شيئًا يسمى الكيوبتات، وهو اختصار للبتات الكمومية. البتات عبارة عن أرقام ثنائية، مما يعني أنها يمكن أن توجد فقط في حالة واحدة في كل مرة، عادةً كـ 0 أو 1. ومن ناحية أخرى، يمكن أن توجد البتات الكمومية في حالات متعددة في وقت واحد.

وهذا أمر مهم لأنه يعني أنه يمكنك معالجة المزيد من المعلومات بسرعات أكبر بكثير باستخدام الكيوبتات. هذا هو الوعد النهائي لأجهزة الكمبيوتر الكمومية: يمكنها معالجة الكثير من البيانات في مثل هذه الفترات القصيرة التي ستُحدث ثورة في العلوم والطب، وتساعدنا على حل المشكلات المتعلقة بتغير المناخ والصحة، على سبيل المثال، والتي تعد معقدة للغاية بحيث لا يمكن معالجتها بتقنيات اليوم. تكنولوجيا.

ومع ذلك، في الوقت الحالي، يمكن لأفضل أجهزة الكمبيوتر الكمومية إجراء حوالي ألف عملية قبل أن تطغى الأخطاء على نظام المعالجة، كما قال ستيف بريرلي، باحث الحوسبة الكمومية والرئيس التنفيذي لشركة تصحيح الأخطاء Riverlane، لموقع Business Insider.

وقال بريرلي: “إذا أردنا الوصول إلى هذه الإمكانات الكبيرة مثل التكنولوجيا التحويلية، فنحن بحاجة للوصول إلى الملايين والتريليونات من العمليات الحرة”.

هذا هو المكان الذي حققت فيه شريحة Willow من Google تقدمًا كبيرًا. باستخدام شريحة Willow، كلما زاد عدد الكيوبتات التي تضيفها Google، قلت الأخطاء التي يرتكبها النظام. وقالت الشركة إن شريحة Willow تقلل الأخطاء بشكل كبير. تُعرف القدرة على تقليل الأخطاء أثناء قياس الكيوبتات في هذا المجال بأنها “أقل من العتبة”، وقد ظل هذا تحديًا لم يتم حله منذ عام 1995.

يتم ذلك من خلال سرعة المعالجة. وقالت جوجل إن باحثيها استخدموا معيار Random Circuit Sampling لمقارنة سرعات الحوسبة عبر التقنيات المختلفة. يعد RCS معيارًا في هذا المجال وهو “الأصعب كلاسيكيًا” في اجتيازه لمقارنة سرعات الحوسبة عبر التقنيات المختلفة.

وقالت جوجل إن شريحة Willow الخاصة بها يمكنها إجراء الحسابات المعيارية القياسية في أقل من خمس دقائق، وهو ما قد يستغرق واحدًا من أسرع أجهزة الكمبيوتر العملاقة 10 سيبتيليون سنة لإكماله، وهو وقت أطول من العمر المعروف للكون.

في مجال الكم، يعد تصحيح الأخطاء أكثر صعوبة ويتطلب المزيد من الأجهزة ليعمل بشكل صحيح، ولهذا السبب يعد تقدم Google مهمًا للغاية، كما قال مارك سافمان، الأستاذ بجامعة ويسكونسن ماديسون ومدير معهد ويسكونسن الكمي، لـ BI. .

قارن بريرلي تقدم Google في مجال الحوسبة الكمومية بما شهدته شبكات الهاتف المحمول عندما تحولت من شبكات 1G إلى شبكات 2G.

وقال بريرلي إنه عندما تحولت شبكات الهاتف المحمول من الجيل الأول إلى الجيل الثاني، “أضافت شركة كوالكوم تصحيح الأخطاء إلى المجموعة، مما أدى إلى زيادة هائلة في القدرة”. “وهذا بالضبط ما يحدث الآن في الحوسبة الكمومية.”

وقال إن القدرة على تصحيح الأخطاء باستمرار هي “جزء أساسي” من بناء جهاز كمبيوتر كمي. بمجرد أن تتمكن الشركات من توسيع نطاق الكيوبتات وتطوير الحوسبة الكمومية إلى الأمام، فإنها ستكون قادرة على الوصول إلى نقطة تطبيقات العالم الحقيقي.

من المحتمل أن يكون التأثير في العالم الحقيقي على بعد سنوات

وقالت جوجل في مؤتمر صحفي حول التطوير إنها دخلت بالفعل في شراكة مع شركات في مجالات الأدوية وعلوم المواد ومساحة البطاريات وغيرها. ومع ذلك، فإن التقدم في هذه المجالات قد لا يكون قاب قوسين أو أدنى.

وقال سافمان إنه يود أن يرى تطبيقات في العالم الحقيقي خلال خمس سنوات، ولكن من الصعب تقديم رقم دقيق.

قال سيباستيان فايدت، أستاذ الكمبيوتر الكمومي في جامعة ساسكس والمؤسس المشارك والرئيس التنفيذي لشركة الحوسبة الكمومية Universal Quantum، لـ BI “إننا لا نزال بعيدين بعض الشيء” عن تأثير الحوسبة الكمومية على عامة الناس.

وقال فايدت إنه في حين كان هناك أمل في البداية في أن أجهزة الكمبيوتر متوسطة الحجم يمكن أن تقدم بعض القيمة للمستهلك العام، إلا أن العلم يظهر أن الكيوبتات تحتاج إلى التزايد بمئات الآلاف وفي نهاية المطاف الملايين لفتح تطبيقات العالم الحقيقي.

وقال فايدت: “هناك العديد من العوائق الرئيسية في خريطة الطريق الخاصة بهم والتي يجب التغلب عليها حتى تصل هذه التكنولوجيا إلى هذا النطاق”.

ومع ذلك، فإن تقدم جوجل ينقل أبحاث الحوسبة الكمومية إلى المرحلة التالية – وبينما قد لا يتمكن المستثمرون من جني الفوائد على المدى القصير الفوري، قال بريرلي إن مثل هذه الإعلانات تساعد في جذب رأس المال والمواهب إلى الفضاء.

وقال سافمان: “لا يزال هناك شوط طويل لنقطعه لجعله مفيدًا مقارنة بأجهزة الكمبيوتر التقليدية”. “لكنها خطوة عظيمة للأمام.”