اتخذت شركة جوجل خطوة حاسمة نحو أجهزة الكمبيوتر الكمومية العملية. أعلن فريق بحث من Google Quantum AI عن أول “ميزة كمومية يمكن التحقق منها” – وبعبارة أخرى، ميزة حوسبة قابلة للقياس على أجهزة الكمبيوتر العملاقة التقليدية التي يمكن إعادة إنتاجها بواسطة أنظمة أخرى.
وفي قلب كل ذلك توجد خوارزمية جديدة تسمى “أصداء الكم”، والتي تعمل على المعالج الكمي الجديد “Willow” من Google والذي تم الكشف عنه في ديسمبر 2024. أجرى النظام محاكاة لديناميكيات الكم في ساعتين فقط، وهي مهمة كانت ستستغرق الكمبيوتر العملاق “Frontier” حوالي 3.2 سنة. هذه قفزة بمقدار 13000 ضعف، وفقًا لتقرير نُشر في مجلة طبيعة.
قفزة أكبر للأمام من المرة السابقة
أعلنت جوجل سابقًا عن “التفوق الكمي” في عام 2019، لكنها تعرضت لانتقادات في ذلك الوقت لأن المهمة الحسابية الموضحة كانت نظرية للغاية ويصعب فهمها.
هذه المرة الأمر مختلف. يمكن التحقق من نتائج الصدى الكمي، مما يعني أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية الأخرى يمكنها إجراء نفس الحساب الدقيق والوصول إلى نفس النتيجة. وهذا هو أول دليل قابل للقياس على تفوق العمارة الكمومية في مهمة علمية حقيقية.
كيف تعمل أصداء الكم
تستخدم خوارزمية أصداء الكم طريقة تسمى ارتباط الوقت خارج الترتيب (OTOC). يرسل الباحثون إشارة إلى النظام الكمي، ويزعجون كيوبتًا واحدًا عمدًا، ثم يعكسون العملية. ويكشف “الصدى” العائد عن مدى استقرار النظام. (يمكنك التفكير في الأمر بشكل مشابه للصدى الصوتي في الفيزياء الكلاسيكية).
تم إجراء التجربة باستخدام معالج Google Willow بسعة 105 كيوبت، والذي لعب بالفعل دورًا في التطورات السابقة في تصحيح الأخطاء الكمومية. يُظهر العرض التوضيحي الجديد أن أجهزة جوجل أصبحت الآن دقيقة ومستقرة بما يكفي لتقديم نتائج قابلة للتكرار، وهي خطوة حاسمة في بناء أجهزة كمبيوتر كمومية مقاومة للأخطاء.
هذه الطريقة ليست مثيرة من الناحية النظرية فحسب، بل يمكن استخدامها أيضًا في تطبيقات العالم الحقيقي. بالتعاون مع جامعة كاليفورنيا، بيركلي، تم استخدام خوارزمية أصداء الكم لتحليل الهياكل الجزيئية، وكانت النتائج متوافقة مع الرنين المغناطيسي النووي (NMR)، باستثناء أنها قدمت أيضًا تفاصيل إضافية التي لا يتم التقاطها بواسطة طرق القياس التقليدية.
ماذا يعني هذا بالنسبة للمستقبل؟
وفقًا لشركة جوجل، يمكن لخوارزمية Quantum Echoes أن تمهد الطريق لحالات الاستخدام العملي خلال السنوات الخمس المقبلة. تشمل الأمثلة الأبحاث الصيدلانية، أو تطوير مواد جديدة، أو حتى إنشاء بطاريات أكثر قوة. يمكن أن تستفيد أنظمة الذكاء الاصطناعي أيضًا، حيث ستولد الحوسبة الكمومية يومًا ما بيانات لا تستطيع أجهزة الكمبيوتر التقليدية حتى محاكاتها.
يتطلع هارتموت نيفن، مؤسس ورئيس مختبر جوجل للذكاء الاصطناعي الكمي، إلى الأمام: “يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية إجراء تقديرات تقريبية بشكل طبيعي في هذه الحالات، ولكنها لا تستطيع حساب ما يحدث على المستوى الجزيئي بدقة. ومن ناحية أخرى، باستخدام الكمبيوتر الكمي، يمكننا التحدث بلغة الطبيعة وإدارة هذا التعقيد”.
وفقًا لستيرن، فإن ميشيل ديفوريت، الحائز حديثًا على جائزة نوبل في الفيزياء، كبير العلماء في Google Quantum AI، يعتبر الأصداء الكمومية علامة فارقة أخرى. “إذا قام حاسوب كمي آخر بنفس العملية الحسابية، فستكون النتيجة هي نفسها. وهذه خطوة جديدة نحو الحساب الكمي الكامل.”
ظهرت هذه المقالة في الأصل على منشورنا الشقيق PC-WELT وتمت ترجمتها وتعريبها من الألمانية.