وداعًا للأسلاك.. الحوسبة الكمومية تفتح باب الاتصالات الفورية

أذهل فريق بحثي من جامعة أكسفورد المجتمع العلمي بتمكنهم من تحقيق أول عملية نقل فورية للمعلومات بين حاسوبين عملاقين باستخدام تقنية الحوسبة الكمية. العملية التي جرت دون الحاجة لأي كابلات أو ألياف ضوئية، تمثل نقلة نوعية قد تغير وجه الاتصالات الحديثة.

وفي خطوة لم يكن الكثيرون يتوقعونها، تمكن الباحثون من استخدام ظاهرة “التشابك الكمي”، التي سبق أن أدهشت ألبرت آينشتاين، لتنفيذ نقل فوري للمعلومات بين جهازين كموميين، وقد تم ذلك باستخدام “مصيدة الأيونات”، حيث تم توجيه شعاع ليزر بشكل دقيق نحو أيونات معلقة في مجال كهرومغناطيسي، مما مكن من نقل “الكيوبت”، أو وحدة المعلومات الكمومية، من معالج إلى آخر.

وأشار خبراء من “ساينس أليرت” إلى أن هذا الإنجاز يعزز التوجه نحو بناء شبكات اتصال كمومية فائقة السرعة، تتميز بالأمان التام في نقل البيانات،فباستخدام هذه التقنية، ستكون البيانات مشفرة وغير قابلة للاختراق، ما يجعلها مثالية للاستخدام في مجالات حيوية مثل الحكومة والرعاية الصحية.

والحوسبة الكمية هي نوع من الحوسبة التي تستخدم مبادئ الميكانيكا الكمومية (quantum mechanics) لتخزين ومعالجة المعلومات بطريقة تختلف بشكل جذري عن الحوسبة التقليدية. الحوسبة التقليدية تعتمد على البتات (bits) التي يمكن أن تكون في حالة واحدة فقط (0 أو 1) في وقت معين، بينما في الحوسبة الكمية، يتم استخدام الكيوبتات (qubits)، التي يمكن أن تكون في حالة 0 و 1 في نفس الوقت، بفضل خاصية التراكب الكمومي.

المفاهيم الأساسية للحوسبة الكمية

الكيوبت: هو وحدة المعلومات في الحوسبة الكمية، ويتميز بقدرته على التواجد في حالة التراكب الكمومي، أي يمكن أن يكون في حالة 0 و 1 في نفس الوقت. هذا يتيح للحاسوب الكمومي إجراء عمليات متعددة في وقت واحد.

التشابك الكمومي: هو ظاهرة حيث ترتبط حالة الكيوبتات ببعضها البعض بشكل يجعل حالة واحدة تؤثر على الأخرى حتى لو كانت بعيدة عن بعضها البعض، هذه الظاهرة هي التي تجعل الحوسبة الكمية قادرة على إجراء عمليات معقدة بسرعة عالية.

التداخل الكمومي: هو الظاهرة التي تسمح للكيوبتات بتعزيز أو إلغاء احتمالات مختلفة خلال الحسابات الكمومية، مما يساهم في حل المشكلات بشكل أسرع وأدق.

القياس الكمومي: عند إجراء قياس على الكيوبتات، “انهار” التراكب الكمومي ليأخذ الكيوبت قيمة ثابتة، إما 0 أو 1، مما يمكن من الحصول على النتيجة النهائية.

الفرق بين الحوسبة التقليدية والكمية

الحوسبة التقليدية تعتمد على البتات التي تكون في حالة ثابتة (0 أو 1) وتتم العمليات الحسابية عبر هذه القيم.

الحوسبة الكمية تعتمد على الكيوبتات، التي يمكن أن تكون في حالات متعددة في وقت واحد، مما يتيح القدرة على إجراء عمليات حسابية بشكل أسرع وأقل استهلاكًا للوقت.

التطبيقات المحتملة للحوسبة الكمية

الذكاء الاصطناعي: الحوسبة الكمية يمكن أن تسهم في تحسين الخوارزميات المعقدة التي تعتمد على البيانات الضخمة.

التحليل البيولوجي: من خلال المحاكاة الكمومية للجزيئات والمواد الكيميائية، قد تساعد الحوسبة الكمية في اكتشاف الأدوية والعلاجات الجديدة.

التشفير والأمن: يمكن استخدام الحوسبة الكمية في تطوير تقنيات تشفير جديدة يصعب اختراقها باستخدام الحوسبة التقليدية.

النمذجة المحاكاة: تمكن الحوسبة الكمية من إجراء محاكاة دقيقة وسريعة للأنظمة المعقدة التي يصعب محاكاتها باستخدام الحوسبة التقليدية.

التحديات

صعوبة الصيانة والتطوير: بناء حواسيب كمية مستقرّة وصيانتها أمر معقد، حيث أن الكيوبتات عرضة للتداخل مع البيئة الخارجية.

الاستثمار والموارد: يتطلب تطوير الحوسبة الكمية استثمارات ضخمة في البحث والتطوير.

يذكر أن الحوسبة الكمية هي في مراحلها المبكرة، ولكنها تَعِد بتغيير جذري في الطريقة التي نتعامل بها مع البيانات وحل المشكلات المعقدة في المستقبل القريب.

المصدر: عين ليبيا