تعريف الحاسوب الكمي .. ومميزاته وإستخداماته

ماهي الحوسبة الكمومية

تعتبر الحوسبة الكمومية مجالا من مجالات الحوسبة التي تركز على تطوير تكنولوجيا الكمبيوتر والتقنيات القائمة عليها، وتتم هذه التطورات بناء على مبادئ نظرية الكم، وهي النظرية التي تشرح سلوك الطاقة والمواد في المستوى الذري ودون الذري. وبينما تستخدم أجهزة الكمبيوتر الحالية تشفيرا ثنائيا في وحدات تسمى وحدات البت، التي تتخذ قيمتين فقط 0 و1، فإن الحوسبة الكمومية تستخدم الكيوبيتات الكمومية، وهي الدراسة التي تستكشف كيفية استخدام الظواهر فيزيائية في الكم لخلق طرق جديدة للحوسبة.

مميزات الحوسبة الكمومية

إن الحوسبة الكمومية لها مميزات عديدة منها:

• تتألف هذه التكنولوجيا من استخدام الكيوبيتات بدلاً من البتات التي يستخدمها الكمبيوتر العادي، حيث يمكن أن يكون الكيوبيت إما 1 أو 0 أو تراكبًا لهما.
• تزداد قوة أجهزة الحوسبة الكمومية بشكل كبير مع زيادة عدد وحدات البت.
• تتميز الحوسبةالكمومية بالتراكب والتشابك اللذان يعتبران سمة أساسية في فيزياء الكم، وهذا ما يجعل الأجهزة الكمومية قادرة على التعامل مع العمليات بسرعة كبيرة وتكون أعلى من سرعة الحواسيب التقليدية، كما أنها تستهلك طاقة أقل.

استخدامات الكمبيوتر الكمي

يحصل الكمبيوتر الكمومي على قدرته الهائلة في المعالجة من خلال استخدام البتات التي تكون في حالات متعددة في وقت واحد، وبالتالي يمكنه القيام بالمهام باستخدام مزيج من الرقم 1 والرقم 0. لذلك يتم استخدامه في الأمور الحيوية وفي العديد من المجالات

• تستخدم الحوسبة الكمومية بنجاح في مجالات مختلفة مثل المالية والشؤون العسكرية، بالإضافة إلى دورها في المساعدة على الاستخبارات وتصميم الأدوية والفضاء والمرافق.
• تساهم الحوسبة الكمومية في تطوير الذكاء الاصطناعي واستخراج البيانات الضخمة، بالإضافة إلى الصناعة الرقمية.
• تستخدم لتحسين قدرة الرادارات على اكتشاف الأشياء مثل الصواريخ والطائرات.
• تستخدم الحوسبة الكمومية والمستشعرات الكيميائية للحفاظ على نظافة المياه.

الفرق بين الكمبيوتر الكمي والكمبيوتر الكلاسيكي

الكمبيوتر الكمي هو جهاز متطور وفعال جدًا بالمقارنة مع الكمبيوتر الكلاسيكي، ويتجلى الفرق بينهما في:

• تختلف أجهزة الحواسيب الكمومية في طريقة معالجة المعلومات عن الحواسيب الكلاسيكية والعادية.
• تستخدم الحواسيب الكلاسيكية الترانزستورات التي تحمل العلامة 1 أو 0، في حين تستخدم الحواسيب الكمومية الكيوبتات التي يمكن أن تمثل الرقم 1 والرقم 0 في نفس الوقت.
• زيادة عدد الكيوبتات وارتباطها ببعضها البعض في الحوسبة الكمية تزيد بشكل كبير من قوة الحوسبة، بينما في الحوسبة الكلاسيكية، زيادة الطاقة تزيد بزيادة عدد الترانزيستورات المرتبطة ببعضها البعض.
• تعتبر أجهزة الحاسوب الكلاسيكية الخيار الأفضل لإنجاز المهام اليومية التي يمكن إنجازها باستخدام الكمبيوتر، بينما تعتبر أجهزة الحوسبة الكمومية رائعة جدًا والخيار الأفضل لإجراء عمليات المحاكاة وتحليل البيانات، مثل التجارب الكيميائية والأدوية.
• يتجاوز سعر الكمبيوتر الكمومي بكثير سعر الكمبيوتر الكلاسيكي.
• إن التطورات التي تنفذ على الحوسبية الكلاسيكية تتجلى في إضافة ذاكرة لتسريعها، بينما أجهزة الكمبيوتر الكمومية فهي تساعد في حل المشكلات المعقدة، مع العلم أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية من الممكن أن لا تقوم بتشغيل Microsoft Word بشكل أفضل إلا أنها تستطيع أن تحل المشكلات المعقدة بشكل سريع.
• أثبتت شركة جوجل في عام 2019 أن الكمبيوتر الكمي يمكنه حل المشكلة في دقائق مقارنًا بالكمبيوتر الكلاسيكي الذي يمكن أن يستغرق ألف عام لحل نفس المشكلة.
• تعتمد الحوسبة الكلاسيكية على المبادئ التي عبر عنها الجبر البولي، وتعمل بمبدأ البوابة المنطقية حيث تكون معالجة البيانات في حالة ثنائية حصرية، إما 0 أو 1. أما الكمبيوتر الكمومي فيعمل عن طريق بوابة منطقية ثنائية الوضع تسمى XOR ووضع يسمى QO1، مما يتيح القدرة على تغيير 0 إلى تراكب 0. وفيه يتم استخدام عدد من الجسيمات الأولية، وتعني الجسيمات الأولية الإلكترونات أو الفوتونات.

أول حاسوب كمومي

شركة IBM كانت الأولى التي قدمت أول حاسوب كمومي تجاري، والذي يمكنه توفير أجهزة حاسوب شخصية بسرعة ملايين المرات أسرع من الحواسيب التقليدية. أطلقت الشركة على هذا الحاسوب العملاق اسم IBM Q System One، وأثار الجدل عندما تم عرضه في معرض الإلكترونيات الاستهلاكية التجاري في مدينة لاس فيغاس. يتم وضع الحاسوب داخل مكعب زجاجي يبلغ حجمه 2.7 متر × 2.7 متر لحمايته من الضوضاء الخارجية والتقلبات الحرارية والاهتزازات.

ما هو الانترنت الكمومي

إن الوسائل المتبعة في الوقت الحالي لحماية البيانات تعتمد على تشفيرها ويتم ذلك عن طريق معادلات رياضية التي لا يمكن حلها إلا بمفتاح رقمي، وإن مع التطور ووجود الحوسبة الرقمية فأصبح فك هذه الشيفرات أمر سهل والوصول إلى البيانات أمراً ممكناً، وإن لمواكبة هذا التطور قد ظهر الإنترنت الكمومي الذي يعمل على توليد معادلات ومفاتيح رقمية وهو الذي يستخدم فوتونات الضوء التي لا يمكن نسخها أبداً، وإن أي محاولة للنسخ أو التقليد فيؤدي هذا إلى وجود مشكلات، لهذا إن الهاكر لا يستطيع أن يفك شيفرة أو يقرآ الرسائل المشفرة كمياً، وإن الإنترنت الكمومي هو مكملاً للإنترنت العادي وليس بديلاً عنه، فهو وسيلة فعالة يعمل على ربط المعلومات بين الحواسيب الكمومية.

الأسئلة الشائعة حول الكمبيوتر الكمومي

إن من الأسئلة التي تطرح للاستفسار عن الكمبيوتر الكمومي هي:

• ما هي الشركة التي كانت تعرف سابقا باسم `Quantum Computer Services، Inc`

كانت America Online (AOL) تعرف سابقا باسم Quantum Computer Services Inc، وقد بدأت هذه الشركة باسم مختلف في عام 1985م وهو Quantum Computer Services، وتم إنشاء الشركة من قبل الموظفين الذين كانوا يعملون في شركة Control Video Corporation (CVC).

• كيف يتم بناء حاسوباً كمياً؟

يستغرق بناء جهاز كمبيوتر كمي وقتا طويلا ويكلف الكثير، حيث تعمل جوجل منذ سنوات على بناء جهاز كمبيوتر كمي وقد تم إنفاق المليارات من الدولارات على هذا الغرض، وتتوقع جوجل أن يكون جهاز الكمبيوتر الكمي الخاص بها جاهزا بحلول عام 2029م، وفيما يتعلق بشركة IBM، فهي تطمح وتسعى لبناء جهاز كمبيوتر كمي بسعة 1000 كيلوبت بحلول عام 2023.

• كم تكلفة الكمبيوتر الكمي؟

تعتبر الحواسيب الكمومية باهظة الثمن في الوقت الحالي، حيث تكلف المليارات، وشركة Shenzhen SpinQ Technology التي تتخذ الصين مقرا لها تقوم ببيع حاسوب كمي للمستخدمين في المدارس والكليات بقيمة 5 آلاف دولار، ولقد باعت الشركة جهاز كمبيوتر كمي في العام الماضي مقابل 50,000.8 دولار.

• ما مدى سرعة الكمبيوتر الكمي؟

تظهر الحواسيب الكمومية أداءً أسرع بعدة مرات من الحواسيب الكلاسيكية، فقد قام جهاز الكمبيوتر الكمي الخاص بشركة Google Sycamore بإجراء عملية حسابية ما جعله يكون أسرع بمقدار 158 مرة من أسرع كمبيوتر في العالم.