"يجب على طلاب وخريجي علوم الكمبيوتر التحول إلى البرمجة الكمومية، لأن هذا هو المستقبل"

هكذا يقول نير مينرابي، الرئيس التنفيذي لشركة كلاسيك، في مقابلة مع موقع هيدان. وهذا يتطلب مجموعة معينة من الأدوات التي تشمل الجبر الخطي وفهم نظرية الكم. وتعمل الشركة على تطوير لغة برمجية لأجهزة الكمبيوتر الكمومية من شأنها أن تسهل الأمر على المبرمجين

"إن عنق الزجاجة في ثورة الحوسبة الكمومية هو الافتقار إلى المطورين الخبراء في هذا المجال." هذا ما يقوله نير مينرابي الرئيس التنفيذي لشركة كلاسيك في حديث لموقع هيدان، ويشير إلى أن الأمر يتطلب مجموعة مخصصة من الأدوات. تعمل الشركة على تطوير لغة برمجية لأجهزة الكمبيوتر الكمومية من شأنها أن تسهل الأمر على المبرمجين وتسد الفجوة بين الحوسبة الكلاسيكية والحوسبة الكمومية (ومن هنا يأتي حرف Q في نهاية اسم الشركة).

"لقد تم الحديث عن الحوسبة الكمومية لمدة 40 عامًا، وطوال هذه الفترة كان من الواضح أنه بمجرد أن ينجح شخص ما في إنتاج حاسوب كمي عامل - فإن هذا سيغير العالم في العديد من الأبعاد، وسيجعل من الممكن حل المشكلات الحسابية للغاية. إن عنق الزجاجة في ثورة الحوسبة الكمومية هو الافتقار إلى المطورين الخبراء في هذا المجال. الصعوبات التي لا يمكن حلها باستخدام أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية - ولا حتى أجهزة الكمبيوتر العملاقة، حتى لو أعطيناها آلاف السنين."

"هذه الثورة تسمى "الثورة الكمومية الثانية". حدثت الثورة الأولى في بداية القرن العشرين مع اكتشاف نظرية الكم. تتكون الثورة الكمومية الثانية من محورين مركزيين. واحد هو الأجهزة والبرمجيات.
تم بناء الأجهزة من الألف إلى الياء للكمبيوتر الكمي نفسه. ويقود هذا المحور عمالقة التكنولوجيا مثل Google وIBM وMicrosoft وApple وأيضًا لاعبين أصغر، وكلهم يهدفون إلى بناء أول حاسوب كمي فعال ومفيد. هناك سباق تسلح يتطور بين عمالقة التكنولوجيا وبين الحكومات لقيادة تطوير الحواسيب الكمومية، وهذا السباق لا يزال مفتوحا".

"تتزايد قوة الحوسبة بشكل حاد من سنة إلى أخرى، وفي السنوات المقبلة، عندما يتم إطلاق أجهزة الكمبيوتر الكمومية التي تحتوي على مئات وآلاف الكيوبتات، سيكون من الممكن حل المشكلات الصعبة التي تؤثر بشكل كبير على الصناعات الثقيلة."

"المحور الثاني هو البرمجيات. كيف يمكنك تطوير برمجيات للحاسوب الكمي، ما هي التطبيقات الرائدة؟ في السنوات الثلاث الماضية، افتتحت المزيد والمزيد من الشركات الكبيرة في مختلف المجالات والبنوك وشركات الأدوية الكبرى وشركات تصنيع السيارات وواحدة من أكبر الصناعات الكيميائية في العالم مجموعة أو قسمًا مخصصًا لتطوير برامج الكمبيوتر الكمي. هدفهم هو تطوير برمجيات يمكن تشغيلها أيضًا على أجهزة الكمبيوتر اليوم، وعندما تصل أجهزة الكمبيوتر الكمومية الكبيرة، سيكونون قادرين على ترك الغبار للمنافسين.

تطوير الأدوية في غضون أسابيع قليلة

هل يمكنك إعطاء أمثلة؟

مينيربي: "على سبيل المثال، سيكون من الممكن تطوير الأدوية في غضون أسابيع قليلة وليس في التجارب المعملية التي تستمر 15 عاما. وبشكل عام، من الممكن تغيير فرع الصناعة الكيميائية من البداية إلى النهاية، لاكتشاف مواد جديدة وإتاحة إمكانية إجراء محاكاة معقدة. على سبيل المثال - الأمونيا هي الأسمدة الأكثر شيوعا في العالم. والمشكلة هي أنها سوف تحتاج إلى قدر كبير من الطاقة: 2% من استهلاك الطاقة في العالم. إن عملية إنتاج الأمونيا دون استهلاك الطاقة هي عملية يمكن لأي مصنع القيام بها - تثبيت النيتروجين. نحن غير قادرين على تقليد العملية بشكل مصطنع لأن محاكاة العمليات الكيميائية أمر يستهلك الكثير من أجهزة الكمبيوتر وحتى لو أعطينا أجهزة الكمبيوتر العملاقة ملايين السنين - فهي ليست شيئًا ستتمكن من القيام به، إنها مهمة حسابية كبيرة. بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر الكمومية، فهذه طريقة طبيعية، حيث يمكنها إنشاء محاكاة للجزيئات بسهولة، وبالتالي فإن التوقع هو أن الحوسبة الكمومية ستحدث ثورة في عوالم الكيمياء والطب والطاقة وهذا مجرد مثال واحد.

اشرح ماذا تفعل؟

"اليوم عندما تصمم شريحة، فإنك لا تفعل ذلك على مستوى البوابات المنطقية والترانزستورات. هناك أدوات تطوير ولغات نمذجة مثل VHDL أو Varilog، وأدوات مثل 'Cadence' على سبيل المثال تسمح بالتطوير على مستوى عالٍ من التجريد ويتم تصميم الدائرة نفسها تلقائيًا. من الواضح أن ترتيب مليارات الترانزستورات بجانب بعضها البعض ليس مهمة يمكن لأي شخص القيام بها يدويًا. يمكنك أن تنظر إلينا على أننا "إيقاع" الحوسبة الكمومية. نحن نمكن من تطوير البرمجيات الكمومية على مستوى عالٍ من التجريد ونسمح للمطور بالتركيز على ما يريدون أن يحدث، وما هي الخوارزمية التي يريدون تنفيذها، ولكن ليس في التنفيذ على مستوى البوابات المنطقية لأنها ليست شيئًا يمكن القيام بذلك يدويًا."

حالة البرمجة الكمومية اليوم – مثل البطاقات المثقوبة

"المشكلة هي أن أدوات تطوير المجال الكمي هي في مهدها. ويتم التطوير على مستوى البوابات المنطقية كما كان الحال في أجهزة الكمبيوتر العادية زمن البطاقات المثقوبة. ما يحد من القدرة على تطوير برامج لأجهزة الكمبيوتر الكمومية هو أن هناك عددًا قليلاً جدًا من الأشخاص الذين يتمتعون بالخبرة المطلوبة. حتى الخبراء عليهم أن يسيروا خطوة بخطوة لأنهم غير قادرين على القيام بعملهم باستخدام أدوات التطوير الحالية. هذه هي بالضبط المشكلة التي تحلها شركتنا."

"بشكل عام، سيكون الموظفون المؤهلون في هذا المجال بمثابة عنق الزجاجة الكبير. يوجد اليوم عدد قليل جدًا من الأشخاص الذين لديهم مجموعة الأدوات الصحيحة - المعرفة بفيزياء الكم ومعرفة البرامج. ومن ناحية أخرى، ستكون هناك حاجة إلى الجماهير في السنوات المقبلة عندما تصبح مجالًا مشتركًا وستحتاج كل شركة مهمة إلى الكثير منها".

ما هي المهارات المطلوبة لتكون مبرمج كمبيوتر كمي؟

مينيربي: "الوضع يذكرنا إلى حد ما بما حدث في مجال علماء البيانات في العقد الماضي. في البداية، لم يتمكن من المشاركة في هذا إلا الأشخاص الذين تلقوا تدريبًا أكاديميًا خاصًا بدرجات علمية متقدمة، وكان هناك نقص مستمر. واليوم، يقوم البرنامج بجزء من العمل بنفسه، وأي مبرمج يتمتع بخلفية معقولة في الرياضيات وعلوم الكمبيوتر قادر على تعلم هذا المجال. الحوسبة الكمومية هي أيضًا كذلك تمامًا. لا يوجد شيء متأصل هنا يتطلب العبقرية. أنت بحاجة إلى مجموعة أدوات رياضية مناسبة - الجبر الخطي بشكل أساسي، وتحتاج إلى فهم أساسي للمعلومات الكمومية، أي كيفية عمل عوالم الحوسبة الكمومية. معظم الجامعات لديها مثل هذه الدورات، وهذا ليس سيئا، حتى في إسرائيل".

"أولئك الذين يتمتعون بالذكاء الكافي لبدء العمل في هذا المجال اليوم - لفهم الخوارزميات الكمومية، وكيفية برمجة الكمبيوتر الكمي ودخول هذا المجال مبكرًا، سيجدون أنفسهم في وضع جيد لسوق يتطور ويتطور بسرعة كبيرة . تتمتع إسرائيل بنظام خارجي أكاديمي قوي للغاية. تمتلك كل الجامعات الكبرى تقريبًا كليات قوية وأساتذة أقوياء. وتمتلك إسرائيل المعطيات التي تؤهلها لتكون رائدة في هذا المجال. ونرى أيضًا بداية صناعة في هذا المجال في إسرائيل".

المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:

• أكملت Classic جمع 10.5 مليون دولار لتسريع تطوير برمجيات الحوسبة الكمومية
• ستستثمر إسرائيل في نظام الحوسبة الكمومية للقضايا الأمنية