أعلنت IBM وباحثون من جامعة شيكاغو عن إنجاز كبير في مجال الحوسبة الكمومية، حيث تمكنوا من إثبات صحة نتائج حسابية معقدة.
اختراق كبير في الحوسبة الكمومية: إثبات صحة النتائج
محور اهتمام كبير: أعلنت شركة IBM وباحثون من جامعة شيكاغو أنهم حققوا إنجازًا رئيسيًا في مجال الحوسبة الكمومية: إجراء حساب يبدو أنه يتجاوز قدرة الآلات الكلاسيكية، مع تقديم دليل على صحة النتيجة. هذا العمل يعالج مشكلة ظلت قائمة في هذا المجال لسنوات. لا يكفي أن ينتج الكمبيوتر الكمومي إجابة يصعب على الأنظمة الكلاسيكية تكرارها؛ بل يحتاج الباحثون أيضًا إلى وسيلة للتحقق من دقة الإجابة.
حتى الآن، اعتمدت معظم التجارب على أخذ عينات من الدوائر العشوائية، وهو معيار مصمم لإنتاج مخرجات يصعب على الحواسيب الكلاسيكية محاكاتها. المشكلة هي أنه مع تعقيد هذه الحسابات، يصبح التحقق من النتائج شبه مستحيل دون افتراضات حول النظام الكمومي نفسه.
اتبع فريق IBM وجامعة شيكاغو نهجًا مختلفًا. استخدموا نوعًا أكثر تنظيمًا من الدوائر الكمومية التي تحافظ على نفس مستوى الصعوبة الحسابية مثل أخذ العينات العشوائية، بينما تسمح بالكشف عن الأخطاء أثناء الحساب. وهذا يجعل من الممكن تقييم مدى موثوقية النتيجة.
قال بيل فيفمان، أستاذ مساعد في علوم الكمبيوتر بجامعة شيكاغو ومؤلف مشارك في الورقة: “لا يزال التحقق أحد أكبر التحديات في إثبات الميزة الكمومية التجريبية بشكل قاطع”. “تعمل هذه التجربة على تطوير تقنيات لتحسين تصنيف دقة الحالات الكمومية الصعبة تحت الضوضاء، مما يزيد من الثقة في أن الكمبيوتر الكمومي يحل مشكلة حسابية صعبة.”
يعتمد النظام على دوائر كمومية مشفرة، مرتبطة بأساليب تصحيح الأخطاء المصممة لاستقرار العمليات الكمومية. في هذه الحالة، أظهر الفريق إعدادًا كبير النطاق نسبيًا يضم 70 كيوبيت منطقي. تشمل هذه الكيوبيت حماية مدمجة ضد الأخطاء، بدلاً من أن تكون كيوبيت فيزيائية خام.
في هذا النظام، نفذ الباحثون 2415 عملية منطقية بين كيوبتين و468 بوابة T منطقية. كلاهما قياسات قياسية لتعقيد الحوسبة الكمومية، خاصة في الأنظمة المصممة للتعامل مع الأخطاء.
التركيز على تصحيح الأخطاء ملحوظ. بدلاً من التعامل مع الضوضاء كحد، يدمج التجربة الضوضاء في التصميم، مما يسمح للباحثين بتتبع مدى قرب الحساب من مساره المقصود.
قال سوميك غوش، طالب دراسات عليا ومؤلف مشارك في البحث، إن الآثار تتجاوز التحقق. “بجانب تعزيز التحقق التجريبي، فإن التقدم في التحقق لديه القدرة على فتح تطبيقات عملية للجيل القادم من الحواسيب الكمومية.”
فيما يتعلق بالأداء، أكمل النظام الكمومي الحساب في حوالي 15 دقيقة. يقول الباحثون إن المحاكيات الكلاسيكية المقارنة ستتطلب أوقاتًا غير عملية، مما يعزز الادعاء بأن المهمة تقع خارج نطاق الحوسبة الكلاسيكية القابلة للتطبيق.
تعتبر IBM هذه النتيجة نقطة تحول في كيفية تقييم التقدم في الحوسبة الكمومية. قال جاي غامبيتا، مدير أبحاث IBM، إن الشركة تعتقد أن المجال قد دخل فيما تعتبره عصر الميزة الكمومية، مشيرًا إلى التنفيذ الناجح لحساب سيكون من غير العملي تكراره بواسطة الأنظمة الكلاسيكية. وأضاف أن العمل يوفر مستوى قابلًا للقياس من الثقة في دقة النتيجة، مما قد يساعد في بناء الثقة في الأنظمة الكمومية مع توسعها لتناول مشكلات أكثر تعقيدًا تتجاوز حدود الحوسبة الكلاسيكية.
ترتبط الأهمية الأوسع بالثقة. كانت العروض السابقة للميزة الكمومية تركز في الغالب على ما إذا كان النظام الكمومي يمكن أن يتفوق على نظام كلاسيكي في مهمة ضيقة. يركز هذا العمل أكثر على ما إذا كانت تلك النتائج يمكن التحقق منها وفهمها بشكل مستقل.
قد تكون هذه النقلة ضرورية إذا كانت الحوسبة الكمومية ستنتقل من التجارب المسيطر عليها إلى الاستخدام العملي. حتى الآن، تبقى النتائج تجريبية، لكنها تشير إلى مسار أكثر واقعية نحو أنظمة ليست قوية فحسب، بل قابلة للتحقق أيضًا.
هذا الاختراق يمثل خطوة مهمة نحو تحقيق تطبيقات عملية للحوسبة الكمومية، مما يعزز الثقة في هذه التكنولوجيا المستقبلية.
