طور الباحثون خوارزمية أظهرت ظاهرة كمومية أساسية: التأثير الفوري لمتغير واحد على المتغيرات الأخرى
هل ترقى الحوسبة الكمومية إلى مستوى التوقعات العظيمة للعالم؟ ميكانيكا الكم هي نظرية فيزيائية تصف سلوك الطبيعة على نطاق صغير جدًا. أي عالم الجزيئات. في العقد الماضي، بدأت الدول وبعض أكبر الشركات التجارية في العالم - مثل IBM وGoogle وMicrosoft وAmazon - في استثمار الكثير من الجهد في تطوير الحوسبة القائمة على ميكانيكا الكم. توجد اليوم أمثلة أولية (نماذج أولية) للحواسيب الكمومية، والطموح هو أنها ستستخدم خلال عقد من الزمن تقريبًا خصائص كمومية فريدة وبالتالي تزيد بشكل كبير من قوة الحساب مقارنة بالكمبيوتر الكلاسيكي. مبدأ تشغيل الحوسبة الكمومية هو التراكب - وهي ظاهرة كمومية يمكن أن يتواجد فيها جسيم واحد في عدة أماكن في نفس الوقت. في الكمبيوتر الكمومي، هذا الجسيم هو الكيوبت الكمومي.
"في المستقبل، سيكون من الممكن تشغيل برامج معينة على أجهزة الكمبيوتر الكمومية التي ستكون قادرة على إجراء حسابات معقدة وحل المسائل الصعبة للغاية، والتي لا يستطيع الكمبيوتر الكلاسيكي العادي حلها. يقول البروفيسور إيمانويل ديلا توري من قسم الفيزياء في جامعة بار إيلان، والذي عمل مع فريقه: "على سبيل المثال، سيكونون قادرين على تحليل (تحليل) أعداد كبيرة إلى عوامل بسهولة نسبية، وبالتالي المساعدة في كسر أنظمة التشفير". حول تطوير تقنيات الكم.
في أحدث أبحاثهم، والتي فازت بمنحة بحثية من مؤسسة العلوم الوطنية، طور البروفيسور ديلا توري والطالبان ميرون شيفر ودانييل أزيتز خوارزمية تتمثل وظيفتها في تحديد وتصور الظواهر الكمومية في أجهزة الكمبيوتر الكمومية الموجودة. لقد اتصلوا من خلال خوادم مختلفة (على سبيل المثال Microsoft وAmazon) بأجهزة الكمبيوتر الكمومية في الولايات المتحدة المستخدمة للأغراض التجريبية، لشركة IBM وشركة Honeywell وشركة IONQ الناشئة، ومن خلال الخوارزمية أجروا محاكاة، محاكاة ، من الظواهر الكمومية.
إحدى الظواهر الكمومية الأساسية التي أراد الباحثون توضيحها هي اللامكانية (الافتقار إلى الموقع)؛ ووفقًا لذلك، بمجرد قياس الجسيم في مكان معين، فإنه يؤثر فورًا على الجزيئات الأخرى البعيدة عنه. وفي حالة الحوسبة الكمومية، فإن الجسيمات، كما ذكرنا، هي الكيوبتات. أعطى الباحثون الكمبيوتر أمرًا لقياس الكيوبت - سواء كان عند 0 أو 1 - وتحققوا باستخدام الخوارزمية من مدى تأثير ذلك على الكيوبتات الأخرى. واكتشفوا أن قياس الكيوبت في أحد أجهزة الكمبيوتر (هانيويل) أثر فورًا على الكيوبتات الأخرى - وتغيرت نتيجة قياسها جميعًا (على سبيل المثال تغيرت من 0 إلى 1). إذا كان الكمبيوتر كلاسيكيًا، حيث لا يمكن أن يكون هناك تأثير فوري بين البتات، فإن الخوارزمية ستعطي نتيجة لذلك رقمًا يكون دائمًا أقل من سبعة أثمان، 87.5٪. من ناحية أخرى، الكمبيوتر الكمي قادر على تجاوز الحد وإعطاء 100%. على كمبيوتر هانيويل كانت النتيجة 97%.
"إن قياس متغير واحد يؤثر بشكل مباشر على قياس المتغيرات الأخرى هو دليل على ميكانيكا الكم، التي تتناقض مع الميكانيكا الكلاسيكية. ومع ذلك، فقد حددنا ذلك بشكل مؤكد على جهاز كمبيوتر واحد فقط. وكانت بقية أجهزة الكمبيوتر محدودة بسبب الضوضاء - وهي تأثيرات بيئية غير مرغوب فيها تخفي التأثير الفوري.
ومن هنا حصلنا على إجابة لسؤالنا البحثي - الذي يبحث، من بين أمور أخرى، في طبيعة الحواسيب الكمومية الموجودة - وأدركنا أنها لا تزال غير فعالة بما فيه الكفاية وليست خالية من الأخطاء. في المستقبل، نرغب في توسيع نطاق البحث ليشمل أجهزة الكمبيوتر التي تشتمل على كيوبتات إضافية وضوضاء أقل في بيئتها. يتألف حاسوب هانيويل من عشرة كيوبتات فقط. العمليات المعقدة، مثل تحليل الأعداد الكبيرة، تتطلب أجهزة كمبيوتر تحتوي على مئات الآلاف إلى ملايين الكيوبتات، ولن يتم بناؤها إلا في غضون عشر سنوات على أفضل تقدير،" يوضح البروفيسور ديلا توري.
ويضيف أيضًا أنه "صحيح أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية المعاصرة بعيدة كل البعد عن الكمال، لكننا نرى أنها تعرف كيفية تشغيل الخوارزميات الكمومية. وهذه الخوارزميات هي السبب وراء الاستثمار الضخم للدول والشركات الضخمة في تطوير الحوسبة الكمومية".
الحياة نفسها:
البروفيسور إيمانويل ديلا توري، 42 عامًا، متزوج وأب لثلاثة أطفال (توأمان بعمر 9 سنوات و14 عامًا)، يسكن في جفعات شموئيل ("مقابل الجامعة"). وُلد في إيطاليا وجاء إلى إسرائيل عندما كان عمره 18 عامًا كجزء من برنامج بني عكيفا ("لقد جئت لمدة عام وبقيت مدى الحياة"). في أوقات فراغه، يحب الإبحار بالمراكب الشراعية ("هواية ساعدتني في التغلب على الأزمة المستمرة منذ 40 عامًا. والطريقة الأخرى هي عيد ميلادي الحادي والأربعين") والتزلج ("هواية بدأت في طفولتي. لم أفعل ذلك"). لم أكن متحمسًا لذلك لفترة طويلة، لكن أطفالي ما زالوا كذلك").
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
