في القرن الماضي اقترح ريتشارد فينمان الحاصل على نوبل في الفيزياء إنشاء جيل مختلف تماماً من الحواسيب يدعى الحاسوب الكمي.
وسيكون لهذا الحاسوبحسب تعبيره قدرة هائلة على حل أكثر المشاكل تعقيداً في العالم. كان هذا في ثمانينات القرن الماضي.
إلا أن فكرة الحواسيب الكمية لن تعود إلى الواجهة إلا بعد تسريب عميل ال CIA السابق إدوارد سنودن للوثائق السرية.
واحدة من أخطر الوثائق السرية في بداية 2014 ومفادها أن الولايات المتحدة الأمريكية بدأت تعمل على تطوير حاسوب كمي.
قادر على كسر معظم أنواع التشفير الموجودة اليوم واختراق بيانات ملايين الأشخاص عبر العالم.
ما هو الحاسوب الكمي وكيف يعمل ولماذا يعتبر واحدة من عجائب التكنولوجيا في هذا العصر؟
سبب الحاجة إلى الحاسوب الكمي
في عام 1965 أطلق المدير التنفيذي لشركة intel غوردن مور قانوناً شهيراً يتعلق بتطوير المعالجات CPU.
ينص على أن عدد الترانزيستورات على رقاقة المعالج يزداد بمقدار الضعف كل عام وينقص حجمها بمقدار النصف.
هذا القانون سيبقى صامداً لنصف قرن، فقد تمكنت الشركة من تصغير الترانزيستور إلى 5 نانومتر ولكي نعرف دقة هذا الحجم فإن حجم الذرة يتراوح ما بين 0.1 و 0.5 نانومتر.
وبالتالي فقد تنبأ العلماء بأننا في سنة 2021 سنصل إلى الحد الذي لن نستطيع فيه تصغير الترانزيستور أكثر.
وسيصل أداء المعالجات إلى حده، ما دفع IBM وكبرى شركات تصنيع الحواسيب إلى التفكير في طريقة لجعل الترانزيستور بحجم الذرة.
وكان الجواب هو الحاسوب الكمي. فما الفرق بينه وبين الحاسوب العادي؟
الحاسوب التقليدي
الحاسوب التقليدي يخزن المعلومات ويحولها إلى وحدات ثنائية من واحد وصفر، يقوم الترانزستور بتوليدها بمبدأ إيصال أو إغلاق التيار الكهربائي.
وكل وحدة ذاكرة منها تسمى بت Bit، ويمكن سلسلتها والقيام بعمليات منطقية عليها وفق قواعد الجبر البولياني.
هذا يعني أن جميع برمجيات الحاسب تقوم بعملياتها اعتماداً على لوغاريتمات أساسها الصفر والواحد.
الحاسوب الكمي
أما الحواسيب الكمية فهي لا تعتمد على وحدة بت في عملها، بل تعتمد على وحدة احتمالية تدعى كيوبت Qbit.
تحمل قيم صفر أو واحد أو صفر وواحد في نفس الوقت، وهذا ما يعرف فيزيائيا بالتراكب SuperPosition.
ففي عالم ميكانيكا الكم والعالم الصغير للذرة يمكن للجسيمات أن تتصرف كالموجات إذ أنها يمكن أن تتواجد في صورة جسيم أو موجة أو جسيم وموجة معاً.
ونتيجة لهذا التراكب يمكن للكيوبيت أن يكون صفر أو واحد أو صفر وواحد معاً وبالتالي يمكن تخزين معلومات أكثر.
وفي نفس المساحة التي نخزن فيها معلومة واحدة في الحواسيب العادية، أي يمكن للكيوبيت الواحد أن يكون معادلتين بنفس الوقت.
بالتالي يمكن لاثنين من الكيوبت تكوين أربع معادلات ويمكن لثلاث كيوبيت تكوين ثمان معادلات.
التراكب والتشابك الكمي
بالإضافة إلى مفهوم التراكب الكمي يعتمد الكيوبت على مبدأ التشابك الكمي وهو عبارة عن وجود علاقة أشبه ما تكون بالتخاطر.
تربط بين الكيوبيتات وتجعلها تؤثر ببعضها بسرعة قيل أنها تتجاوز سرعة الضوء.
بسبب التراكب والتشابك يحدث النمو والتسارع في الكيوبيتات بشكل أسي حتى تصل إلى أعداد هائلة تفوق تصورنا البشري.
هذا يسمح لحاسوب من ألف كيوبيت بالوصول إلى أداء خارق يفوق أداء حواسيب الأرض مجتمعة منذ اختراع الحاسوب إلى اليوم.
هنا تكمن خطورة الحاسوب الكمي فقد نستغله مثلاً في كسر أعتى أنواع التشفير الموجودة اليوم.
مثل تقنية RSA التي تقوم على فكرة استحالة تحليل الأعداد إلى عواملها الأولية بصورة سريعة.
على سبيل المثال إذا كان العدد يتكون من مائة خانة فسوف نحتاج إلى آلاف السنوات لتحليله إلى عوامله الأولية.
وذلك باستخدام أقوى حاسب تقليدي، بينما يستطيع الحاسوب الكمي تحليله في ثوان فقط.
هل الحواسب الكمية موجودة اليوم
Google و Microsoft بدأتا بالفعل في تطوير ما يمكن اعتباره محاولات أولية لبناء حاسوب كمي.
بينما طرحت IBM أول حواسبها الكمية وتبلغ ذاكرته 50 كيوبيت يمكنكم تجربته مجاناً على خدمتها السحابية.
الولايات المتحدة والصين تعملان على تطوير حواسيب كمية بسرية كبيرة فلا أحد يعرف أين وصل التقدم في هذه التقنية فعلاً.
هذه النماذج الأولية التي أطلقتها الشركات لا تزال بدائية جداً وما زال أمامها تحديات متعلقة بتصنيع هذه الرقاقات الكمية الحساسة.
ولكن من يدري لعل إحدى الشركات قد تفاجئنا في الأيام القادمة.
المصادر
شاهد أيضاً:
جميع الحقوق محفوظة لموقع ماكتيوبس للنشر والتوثيق 2020 / MakTubes.com
