U3F1ZWV6ZTU1NjAxNTg2Njg1MzMwX0ZyZWUzNTA3ODI4ODc5ODMyMg==

التدريب العلمي علي الحاسوب الكمومية


التدريب العملي على كمبيوتر Google الكموميه


أقف أمام شاشة لمس عملاقة في مختبر يشبه المرآب في منشأة Google في جوليتا ، كاليفورنيا ،
مستخدمًا إصبعي لتحريك مربعات صغيرة تحتوي على رموز — X ، و Y ، و H ، وغيرها من الصور
الرمزية الغامضة — عبر عرض. تمثل المربعات وظائف يمكن أداؤها على بت كمي - كيوبت - داخل أسطوانة فضية كبيرة قريبة. من بين الوظائف العديدة المعروضة ، يتسبب بعضها في قلب البت من 1 إلى 0 (أو من 0 إلى 1) ؛

واحد يجعله يدور حول محور

يكشف مربع آخر على الشاشة عن حالة الكيوبت ، ممثلة بما يشبه مصاصة تتحرك داخل كرة ، وعصاها مثبتة في المركز. أثناء تحركه ، تتأرجح الأرقام بجانبه بين 1.0000 و 0.0000. هذه إحدى نقاط القوة للكيوبتات: ليس من الضروري أن تكون كل شيء أو لا شيء 1 أو 0 للبتات الثنائية ، لكن يمكنها أن تشغل حالات بينهما. تسمح خاصية "التراكب" هذه لكل كيوبت بإجراء أكثر من عملية حسابية في وقت واحد ، ممسسا يؤدي إلى تسريع الحساب بطريقة تبدو شبه خارقة. على الرغم من أن القراءة النهائية للكيوبت هي 1 أو 0 ، فإن وجود كل تلك الخطوات الوسيطة يعني أنه قد يكون من الصعب أو المستحيل على الكمبيوتر الكلاسيكي أن يقوم بنفس الحساب. بالنسبة للمبتدئين ،

 قد تبدو هذه العملية مثل السحر - موجة من اليدين ، ونقرة على شاشة تعمل باللمس ، والمعزوفة ، يتم سحب أرنب من قبعة الكم. لقد دعاني Google هنا - جنبًا إلى جنب مع مجموعة مختارة من الصحفيين الآخرين - لسحب الستار عن هذا السحر ، لإثبات أنه ليس سحريًا على الإطلاق.

في النصف الأيمن من الشاشة ، تعرض الخطوط المتعرجة أشكال موجية تتوافق مع الوظائف التي يتم تنفيذها على في النصف الأيمن من الشاشة ، تعرض الخطوط المتعرجة أشكال موجية تتوافق مع الوظائف التي يتم تنفيذها على وحدات البت. بجانب هذا القسم يوجد مربع بحجم طابعة سطح المكتب ، والذي يرسل تلك الأشكال الموجية كنبضات كهربائية عبر الأسلاك إلى الأسطوانة الفضية. إذا كانت الأسطوانة مفتوحة ، يمكن للمرء أن يرى سلسلة من ست غرف،

مرتبة في طبقات مثل كعكة الزفاف المقلوبة رأسًا على عقب مزينة بالأسلاك. يتم تبريد كل غرفة إلى درجة حرارة أبرد بكثير من تلك الموجودة فوقها ؛ الطبقة السفلية عبارة عن طبقة متجمدة تبلغ 15 ملي كلفن ، أي ما يقرب من 200 مرة أكثر برودة من أعماق الفضاء الخارجي. تقوم الأسلاك التي تمر عبر المراحل المتعاقبة بترحيل إشارات التحكم من العالم الخارجي الدافئ وتمرر النتائج من الغرفة.

هذه الحجرة في فراغ ، محمية من الضوء والحرارة التي من شأنها أن تعطل الكيوبتات الدقيقة ، التي توضع على شريحة في نهاية جميع الأسلاك ، معزولة في الظلام والبرد. يبلغ عرض كل كيوبت حوالي 0.2 ملليمتر ، وهي كبيرة بما يكفي لتكون مرئية من خلال مجهر عادي. لكن كلٍّ منهما يصبح مختبئًا ومبردًا بعيدًا عن التأثيرات الخارجية ، ويصبح موصلًا فائقًا يسمح للإلكترونات بالتدفق بحرية ، وتتصرف كما لو كانت ذرة واحدة بحيث تتوسع قوانين ميكانيكا الكم لإملاء سلوكها.

تتسبب النبضات اللطيفة من الموجات الدقيقة في اهتزاز الكيوبتات. وعندما يصل اثنان كيوبت متجاوران إلى نفس تردد الطنين ، يصبحان متشابكين - خاصية أخرى كميكانيكية تعني أن قياس حالة أحدهما يخبرك بحالة الآخر. تؤدي النبضات  الكهرومغناطيسية عند تردد مختلف إلى تقلب البتات. يشبه الكمبيوتر الكمومي إلى حد ما صندوقًا يحتوي على مجموعة من البندولات ، كما يقول كريج جيدني ، مهندس برمجيات الكم في Google. أنا والآخرون خارج الغرفة الذين يرسلون الإشارات إليها يسحبون أوتار البندولات ، ويغيرون تأرجحاتهم لأداء عمليات منطقية مختلفة.

يقول فريق الكم في Google إن كل هذا الاهتزاز والمخيف سمح لها بتحقيق التفوق الكمي ، وهي النقطة التي يمكن يقول فريق الكم في Google إن كل هذا الاهتزاز والمخيف سمح لها بتحقيق التفوق الكمي ، وهي النقطة التي يمكن للحاسوب الكمومي عندها أن يفعل شيئًا لا يستطيع الكمبيوتر الكلاسيكي العادي القيام به. في بحث نُشر هذا الأسبوع في مجلة Nature—ولكن تم تسريبها عن غير قصد الشهر الماضي على موقع ويب تابع لوكالة ناسا — يصف مهندسو Google تجربة معيارية استخدموها لإثبات التفوق. برنامجهم ، الذي يعمل على أكثر من 50 كيوبت ، يتحقق من إخراج مولد الأرقام العشوائية الكمومية. اشتكى بعض النقاد من أن هذه مشكلة مفتعلة في تطبيق محدود في العالم الحقيقي ، كما يقول هارتموت نيفين ، مدير مختبر الذكاء الاصطناعي الكمومي في Google. قال نيفين خلال حدث صحفي في منشأة جوليتا: "سبوتنيك لم يفعل الكثير أيضًا". "لقد دارت حول الأرض. ومع ذلك كانت بداية عصر الفضاء ".


يتفق David Awschalom ، عالم فيزياء المادة المكثفة المتخصص في هندسة المعلومات الكمومية بجامعة شيكاغو ، 
والذي لم يكن جزءًا من البحث ، على أن البرنامج حل مشكلة معينة جدًا ويضيف أن Google لا يمكنها الادعاء بأن لديها كمبيوتر كمي عالمي. قد يتطلب مثل هذا الإنجاز مليون كيوبت ، كما يقول ، وسيقع لسنوات عديدة في المستقبل. لكنه يعتقد أن فريق الشركة قد وصل إلى معلم هام يقدم للعلماء الآخرين نتائج حقيقية للبناء عليها. يقول أوشالوم: "أنا
متحمس جدًا لهذا الأمر". "يقدم هذا النوع من النتائج نقطة بيانات مفيدة للغاية."



حققت شريحة الحوسبة الكمومية من Google ، والتي يطلق عليها اسم Sycamore ، نتائجها باستخدام 53 كيوبت بالضبط. فشل واحد 54 على الرقاقة. كان هدف الجميز هو إنتاج سلاسل عشوائية من 1 و 0 ، رقم واحد لكل كيوبت ، وإنتاج 2 53 سلسلة (أي حوالي 9.700199254740992 كوادريليون سلاسل بت). نظرًا للطريقة التي تتفاعل بها الكيوبتات مع بعضها البعض ، فمن المرجح أن تظهر بعض السلاسل أكثر من غيرها. قام Sycamore بتشغيل مولد الأرقام مليون مرة ، ثم أخذ عينات من النتائج للتوصل إلى احتمال ظهور أي سلسلة معينة. أجرى فريق Google أيضًا نسخة أبسط من الاختبار على ساميت ، وهو كمبيوتر عملاق في مختبر أوك ريدج الوطني ، ثم استقراء من هذه النتائج للتحقق من إخراج الجميز. نفذت الشريحة الجديدة المهمة في 200 ثانية. قدر الباحثون أن نفس العمل الرتيب كان سيستغرق من القمة 10000 سنة. 

ومع ذلك ، قامت مجموعة من الباحثين في شركة IBM ، والتي تعمل أيضًا على تطوير الحوسبة الكمومية ، بنشر ورقة ما قبل الطباعة على موقع arXiv.org في وقت سابق من هذا الأسبوع بحجة أنه في ظل الظروف المثالية واستخدام مساحة تخزين إضافية للذاكرة ، يمكن أن ينجز Summit المهمة في غضون عامين ونصف. أيام. "نظرًا لأن المعنى الأصلي لمصطلح" التفوق الكمي "، على النحو الذي اقترحه [الفيزيائي النظري في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا] جون بريسكيل في عام 2012 ، كان لوصف النقطة التي يمكن فيها لأجهزة الكمبيوتر الكمومية القيام بأشياء لا تستطيع أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية القيام بها ، فإن هذه العتبة لها كتب العلماء في منشور على مدونة IBM Research Blog.

ربما ، إذن ، قد يكون من الأفضل تسمية إنجاز Google "بالميزة الكمية". لكن سكوت آرونسون ، عالِم الكمبيوتر النظري بجامعة تكساس في أوستن ، والذي يتعاون أحيانًا مع باحثي Google ،

يقول إنه ليس من الصحيح حقًا القول إن التفوق الكمي لم يتحقق - حتى لو لم يكن رجلًا لا لبس فيه القمر "نوع من النتائج.

بعد كل شيء ، كان الجميز لا يزال أسرع بكثير في المهمة من سوميت. ومع نمو عدد وحدات البت في إعداد Google ،

ستتوسع قوتها الحاسوبية بشكل كبير. الانتقال من 53 إلى 60 كيوبت سيعطي الكمبيوتر الكمي للشركة الوزن الحسابي المكافئ لـ 33 حاسوبًا عملاقًا من نوع ساميت. عند 70 كيوبت ، يجب أن يكون الكمبيوتر العملاق الكلاسيكي الذي يشبه القمة بحجم مدينة لامتلاك نفس قوة المعالجة.

يشك آرونسون أيضًا في أن ما حققته Google قد يكون له بالفعل بعض القيمة العملية غير المقصودة. يمكن استخدام يشك آرونسون أيضًا في أن ما حققته Google قد يكون له بالفعل بعض القيمة العملية غير المقصودة. يمكن استخدام نظامها لإنتاج أرقام مضمونة بشكل يمكن التحقق منه بواسطة قوانين فيزياء الكم لتكون عشوائية. قد ينتج هذا التطبيق ،

على سبيل المثال ، كلمات مرور أقوى بكثير مما يمكن أن يأتي به البشر أو أجهزة الكمبيوتر التقليدية.

يقول أوشالوم: "لست متأكدًا من أن الشيء الصحيح هو الجدل فيما إذا كان الأمر يتعلق بالسيادة أم لا". يقول إن مجتمع الحوسبة الكمومية لم يتفق بعد على أفضل الطرق لمقارنة أجهزة الكمبيوتر الكمومية المختلفة ، خاصة تلك المبنية على تقنيات مختلفة. بينما يستخدم كل من IBM و Google الموصلات الفائقة لإنشاء الكيوبتات الخاصة بهما ، فإن طريقة أخرى تعتمد على الأيونات المحاصرة - وهي ذرات مشحونة معلقة في فراغ ويتم معالجتها بواسطة أشعة الليزر. اقترحت شركة IBM مقياسًا يسمى "الحجم الكمي" ، والذي يتضمن عوامل مثل مدى سرعة أداء الكيوبتات الحسابية ومدى تفادي

الأخطاء أو تصحيحها.

تصحيح الأخطاء هو في الواقع ما يجب على علماء الكمبيوتر الكمومي إتقانه لصنع أجهزة مفيدة حقًا - تلك التي تحتوي على آلاف الكيوبتات. في هذه المرحلة ، كما يقول الباحثون ، يمكن للآلات إجراء عمليات محاكاة مفصلة للتفاعلات الكيميائية التي قد تؤدي إلى عقاقير جديدة أو خلايا شمسية أفضل. ويمكنهم أيضًا كسر رموز التشفير الأكثر شيوعًا لحماية البيانات على الإنترنت.

تعليقات
ليست هناك تعليقات
إرسال تعليق

إرسال تعليق

الاسمبريد إلكترونيرسالة