تفوق كمومي
في الحوسبة الكمومية، التفوق الكمومي quantum supremacy، هي القدرة المحتملة لأجهزة الحوسبة الكمومية على حل المشكلات التي لا يمكن للحواسب الكلاسيكية حلها عملياً.[1] الأفضلة الكمومية الأضعف هي إحتمالية حل المشكلات بشكل أسرع فقط. في مصطلح التعقد الحاسوبي النظرية، يعني هذا بصفة عامة توفير تسريع superpolynomial على أفضل الخوارزميات الكلاسيكية المحتملة أو المعروفة.[2] اشتهر المصطلح في الأصل بواسطة جون پرسكيل[1] لكن مفهوم التميز الحاسوبي الكمومي، وخاصة فيما يتعلق بمحاكاة النظم الكمومية، يرجع إلى مقترح الحوسبة الكمومية ليوري مانين (1980)[3] وريتشارد فينمان (1981).[4]
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
التاريخ
في 23 أكتوبر 2019، أعلنت گوگل عن توصلها إلى التفوق الكمومي، بحاسوبها "سكيكامور" 53-كيوبت، القادر على أداء المهمات التي لا تستطيع إجراؤها الحواسب الفائقة التقليدية. آي بي إم تجادل وتصف تجربة گوگل بأنها محدودة. [5]
وفقاً لتقرير نُشر في فاينانشيال تايمز، استطاع فريق من الباحثين في گوگل بقيادة جون مارتينس إثبات "السيادة الكمومية" للمرة الأولى، مما يعني قدرة الحاسوب الكمومي على أداء مهمة لا تستطيع أقوى الحواسيب الفائقة التقليدية إنجازها. وقد ظهر هذا الادعاء في ورقة بحثية نُشرت على موقع ناسا الإلكتروني، ولكن تم حذف المنشور بعد ذلك.
في 2019، أبرمت شركة گوگل اتفاقية مع ناسا تتضمن استخدام گوگل للحواسيب العملاقة الموجودة لدى ناسا، وذلك كمقياس لتجارب أداء الحواسيب الكمومية. ووفقاً لتقرير فاينانشيال تايمز، قالت الصحيفة إن المعالج الكمي من گوگل كان قادراً على إنجاز عملية حسابية معينة مستغرقاً 3 دقائق و20 ثانية. وفي المقابل، تحتاج أكثر الحواسيب الفائقة المتقدمة اليوم- والمعروف باسم سوميت- إلى حوالي 10.000 عام لمعالجة هذه العملية نفسها. وكما تقول الورقة البحثية نقلاً عن الباحثين، فإن هذه التجربة على حد علمهم "تمثل أول عملية حسابية لا يمكن إنجازها إلا بواسطة المعالج الكمومي".
التعقد الحاسوبي
التسريع الفائق متعدد الحدود
تتميز الآلات الكمومية بقدرات هائلة، بسبب استخدامها للبتات الكمومية أو الكيوبتات. على عكس البتات الكلاسيكية المؤلفة من قيم 1 أو 0، حيث يمكن للكيوبتات أن تمثل كلتا القيمتين معاً، وذلك بفضل الظواهر الكمومية الأخرى، إذا يمكن للحواسيب الكمومية معالجة كميات كبيرة من البيانات بالتوازي، في حين أن الاجهزة التقليدية تعمل بشكل متسلسل، وقد عمل العلماء لسنين من أجل إثبات أن الآلات الكمومية يمكنها أن تتفوق على أداء الآلات التقليدية بشكل قاطع.
هذا الحدث هام للغاية، وقد أقيمت جلسة نقاشية حول الحوسبة الكمومية في مؤتمر إميتيك الذي أقامته إم آي تي تكنولوجي رفيو في كمبردج، مساتشوستس، وذلك قبل صدور أخبار عن ورقة گوگل البحثية. وفي هذه الجلسة، قام ويل أوليفر، الأستاذ في معهد مساتشوستس للتكنولوجيا وإخصائي الكم، بتشبيه أهمية هذا البحث في عالم الحوسبة بأهمية رحلة الطيران الأولى للأخوين رايت في كيتي هوك بالنسبة للطيران. وقال إن هذا الاكتشاف سيعطي دافعاً إضافياً للبحث في هذا المجال، مما سيساعد الآلات الكمومية على بدء العمل بسرعة أكبر، حيث يمكن لقدرتها الهائلة على المعالجة أن تساعد الباحثين والشركات على اكتشاف عقاقير ومواد جديدة وإنشاء سلاسل توريد أكثر كفاءة، وتسريع تطور الذكاء الاصطناعي.
خوارزمية شور لعوامل الأعداد الصحيحة
تصنيف عينات بوسون
تصنيف عينات توزيع مخرجات الدوائر الكمومية العشوائية
التشكيك
لم تكن العملية التي أجراها جهاز گوگل الكمومي واضحة، لكن من المحتمل أن تكون محدودة جداً. وفي تعليق أُرسل بالبريد الإلكتروني إلى آت آي تي تكنولوجي رفيو، يقول داريو جيل من شركة آي بي إم، الذي يعمل في مجال الحواسيب الكمومية، إن التجربة التي تم اختبارها كانت تتمحور غالباً حول مشكلة محدودة في أخذ عينات كمومية، وهذا لا يعني سيادة الآلات الكمومية على الآلات التقليدية. يقول جيل: "في الواقع، لن تتحقق سيادة الحواسيب الكمومية على الحواسيب الكلاسيكية، بل إنها ستعمل بالتنسيق معها؛ حيث أن لكل منها نقاط قوتها المحددة". فبالنسبة للعديد من المشكلات، ستبقى الحواسيب الكلاسيكية وسيلة أفضل للاستخدام.
ما زالت الحواسيب الكمومية غير جاهزة للاستخدام العادي؛ حيث تُعرف هذه الآلات بكثرة أخطائها، فإن حدوث أدنى تغير في درجة الحرارة أو اهتزاز صغير، سيكون كفيلاً بتدمير الحالة الحساسة للكيوبتات، ويعمل الباحثون على تصنيع أجهزة تمتلك وسائل أسهل لبنائها وإدارتها وقياسها، كما تتوفر بعض هذه الأجهزة عبر الحوسبة السحابية. ولكن قد نحتاج إلى العديد من السنوات قبل أن تنتشر الحواسيب الكمومية التي يمكنها معالجة مجموعة واسعة من المشاكل على نطاق واسع.
انظر أيضاً
المصادر
- ^ أ ب قالب:Cite arxiv
- ^ Papageorgiou, Anargyros; Traub, Joseph F. (2013-08-12). "Measures of quantum computing speedup". Physical Review A. 88 (2): 022316. arXiv:1307.7488. Bibcode:2013PhRvA..88b2316P. doi:10.1103/PhysRevA.88.022316. ISSN 1050-2947.
- ^ Manin, Yu. I. (1980). Vychislimoe i nevychislimoe [Computable and Noncomputable] (in Russian). Sov.Radio. pp. 13–15. Archived from the original on 2013-05-10. Retrieved 2013-03-04.
{{cite book}}: CS1 maint: unrecognized language (link) - ^ Feynman, Richard P. (1982-06-01). "Simulating Physics with Computers". International Journal of Theoretical Physics. 21 (6–7): 467–488. Bibcode:1982IJTP...21..467F. CiteSeerX 10.1.1.45.9310. doi:10.1007/BF02650179. ISSN 0020-7748.
- ^ "هل وصل الباحثون في گوگل إلى التفوق الكمومي فعلاً؟". إم آي تي تكنولوجي رڤيو. 2019-10-25. Retrieved 2019-10-26.