تعمل مختبرات أبحاث IBM على إتاحة أنظمة الحوسبة الكمومية التي طورتها شركة IBM لعامة الناس لأول مرة. ومن الآن فصاعدا، سيتمكن المستخدمون غير التابعين لشركة IBM من الوصول إلى المعالج الكمي الذي بنته شركة IBM، وإجراء التجارب والتطبيقات التي يطورونها عليه.
تعمل مختبرات أبحاث IBM على إتاحة أنظمة الحوسبة الكمومية التي طورتها شركة IBM لعامة الناس لأول مرة. ومن الآن فصاعدا، سيتمكن المستخدمون غير التابعين لشركة IBM من الوصول إلى المعالج الكمي الذي بنته شركة IBM، وإجراء التجارب والتطبيقات التي يطورونها عليه.
يتم توفير منصة الحوسبة الكمومية الخاصة بشركة IBM، عبر سحابة الحوسبة الخاصة بالشركة، من مركز أبحاث توماس واتسون التابع لها والذي يقع في يوركتاون هايتس، نيويورك. وتتوقع شركة IBM أن إمكانية الوصول إلى المعالجات الكمومية ستفتح حقبة جديدة من الحوسبة. سيكون الكمبيوتر الكمي العالمي، عندما يتم بناؤه بالكامل، علامة فارقة في تاريخ تقنيات المعلومات وقد يساعد في حل سلسلة من المشكلات التي لا تستطيع أجهزة الكمبيوتر العادية التعامل معها.
قام الباحثون في شركة IBM ببناء معالج كمي يمكن الوصول إليه الآن عبر سحابة IBM، من أي كمبيوتر مكتبي أو جهاز محمول. ستسمح منصة IBM، التي أُطلق عليها اسم "التجربة الكمومية"، للمستخدمين بتشغيل الخوارزميات وإجراء التجارب في بيئة المعالجات الجديدة، مع العمل حتى مستوى البتات الكمومية (qubits)، وتجربة محاكاة الاحتمالات التي تفتح بمساعدة الحوسبة الكمومية.
تم بناء المعالج الكمي لشركة IBM من خمس بتات كمومية تتمتع بقدرات فائقة التوصيل ويمثل الخطوة التالية
لقد توصل باحثو شركة IBM إلى تطوير بنية يمكن توسيعها أيضًا لتشمل أنظمة أكبر. واليوم يعتبر هذا النهج رائدا في مجاله فيما يتعلق برؤية بناء حاسوب كمي عالمي.
سيكون الكمبيوتر الكمي العالمي قابلاً للبرمجة من أجل أداء أي مهمة حاسوبية وبشكل أسرع بشكل كبير مقارنة بأجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية - فيما يتعلق بالتطبيقات المهمة بشكل خاص المطلوبة في عالم العلوم والأعمال. لا يوجد مثل هذا الكمبيوتر حتى الآن، لكن شركة IBM تتوقع أنه في العقد القادم سيتم تشغيل أنظمة كمومية متوسطة الحجم تتضمن 50 إلى 100 بت كمومي. سيوفر الكمبيوتر الكمي الذي يحتوي على 50 بتًا كميًا إمكانات تفوق أقوى أنظمة الكمبيوتر العملاقة المعروفة اليوم. ويعمل مجتمع العلماء والمنظرين في مجال الحوسبة الكمومية حاليًا على تحديد الأساليب والطرق التي ستجعل من الممكن الاستفادة من هذه القوة. ومن المتوقع أن تكون تطبيقات مثل تحسين النظام والكيمياء الحاسوبية من بين المجالات الأولى للاستخدام في أجهزة الكمبيوتر الجديدة.
تختلف أجهزة الكمبيوتر الكمومية اختلافًا جوهريًا عن تلك التي نعرفها اليوم، ليس فقط في المظهر أو في المواد المصنوعة منها، ولكن أيضًا، والأهم من ذلك، في قدرتها على الأداء. تقترب الحوسبة الكمومية الآن من مرحلة التنفيذ على أرض الواقع، بشكل من شأنه أن يوسع بشكل كبير المفهوم الحالي فيما يتعلق بقدرات أداء أنظمة الكمبيوتر. وتقدر شركة آي بي إم أن الفرصة الممنوحة الآن للمجتمع العلمي لتجربة استخدام الأنظمة الكمومية بشكل فعلي ستسمح للباحثين بتسريع وتيرة الابتكار في المجال الكمي، واكتشاف تطبيقات جديدة يمكن تسخير التكنولوجيا دائمة التطور من أجلها.
العصر القادم للحوسبة
إن قانون مور، الذي يتنبأ بدورات منهجية لمضاعفة كمية الترانزستورات على شريحة واحدة ومعها مضاعفة الأداء أيضًا، يقترب من الاستغلال الكامل لإمكانات التصغير. ومن المتوقع أن تكون الحوسبة الكمومية واحدة من التقنيات التي ستمكن من عصر جديد في مجموعة واسعة من مجالات الاقتصاد والصناعة. وقد تؤدي هذه القفزة في مجال الحوسبة إلى اكتشاف أدوية جديدة، وتمكين الأمن الكامل لأنظمة الحوسبة السحابية. ومن المتوقع أن يتم تمكين تطبيقات جديدة في مجالات الذكاء الاصطناعي - مثل التطبيقات الجديدة والأكثر قوة لنظام Watson الخاص بشركة IBM. فهو يضع البنية التحتية لتطوير مواد جديدة، وللبحث في قواعد البيانات الكبيرة، وخاصة في تطبيقات البيانات الضخمة.
تتميز المعلومات الكمومية ببنية هشة وحساسة بشكل خاص، وهي مطلوبة للحماية من الأخطاء التي قد تنشأ من الحرارة التي يتعرض لها المعالج، وكذلك الإشعاع الكهرومغناطيسي. يتم إرسال إشارات المعلومات هذه داخل وخارج بيئة يتم تبريدها بواسطة النيتروجين السائل، أثناء قياس النشاط على المعالج.
سجل فريق أبحاث IBM سلسلة من الابتكارات الهندسية، سواء على مستوى النظام أو على مستوى التحكم الإلكتروني الذي يحيط به - بما يضمن لمستخدمي بيئة "التجربة الكمومية" مستوى عال من الموثوقية والجودة العالية. أداء.
جنبًا إلى جنب مع الخبرة التي يجلبها نظام أبحاث IBM في مجال البرمجيات، قام الفريق ببناء واجهة مستخدم ديناميكية تعمل فوق النظام الأساسي السحابي لشركة IBM، مما يسمح للمستخدمين بالاتصال بسهولة بالبرنامج الكمي - من خلال السحابة. وفي العملية الحالية، ترى شركة IBM قفزة نحو إنشاء مجتمع مستخدمين جديد، والذي سيتبنى استخدام العالم الكمي.
في المستقبل، سيتمكن المستخدمون من المساهمة بالنتائج ومراجعة عمل الزملاء للمجتمع. تخطط IBM لدمج البتات الكمومية الإضافية والمعالجات الإضافية في النظام الأساسي الجديد الذي يقدم مجموعة مختلفة من البتات - بطريقة تسمح للمستخدمين بتوسيع التجارب التي يجرونها واكتشاف تطبيقات جديدة محتملة لتكنولوجيا الكم.
من الفيزياء التقليدية إلى عالم الكم
في العالم الذي نعيش فيه، تحدد الفيزياء الكلاسيكية تجربتنا اليومية، وتوجه حدسنا، وتشكل الطريقة التي نعالج بها المعلومات. لكن الطبيعة بشكل عام، والمستوى الذري بشكل خاص، تحكمهما مجموعة أخرى من القوانين، تعرف باسم ميكانيكا الكم. ولا يمكن تحقيق هذا المفهوم وتصوره باستخدام أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية، كما أنها غير قادرة على حل المشكلات الموجودة في الطبيعة والتي يكون لميكانيكا الكم دور فيها. وهكذا، على سبيل المثال، تواجه أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية صعوبة في فهم كيفية تصرف الجزيئات - والتنبؤ بسلوكها مع مرور الوقت.
من أجل التغلب على هذه المشكلة، اقترح ريتشارد فاينمان، الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء (1981)، في عام 1965، بناء أجهزة كمبيوتر تعتمد على قوانين ميكانيكا الكم. وبعد مرور ثلاثة عقود، تساعد شركة IBM الآن في تحويل هذه الرؤية إلى حقيقة.
تعمل أجهزة الكمبيوتر الكمومية بطريقة مختلفة جذريًا عن أجهزة الكمبيوتر التي نعرفها اليوم. يستخدم الكمبيوتر العادي البتات لمعالجة المعلومات، حيث يمثل كل بت "صفرًا" أو "واحدًا". في المقابل، فإن البت الكمومي قادر على تمثيل "صفر" أو "واحد" أو "كلاهما في نفس الوقت" - وهو ما يُعرف باسم "التراكب". تسمح هذه الخاصية، إلى جانب التأثيرات الكمومية الأخرى، لأجهزة الكمبيوتر الكمومية بإجراء حسابات معينة بمعدل سريع يتجاوز بكثير ما هو ممكن في أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية.
تركز معظم الأبحاث في مجال الحوسبة الكمومية في الأوساط الأكاديمية وصناعة تكنولوجيا المعلومات حاليًا على بناء حاسوب كمي عالمي. تشمل التحديات الرئيسية هنا الحاجة إلى بناء بتات كمومية عالية الجودة وتجميعها معًا في بنية قابلة للتطوير حتى تتمكن من إجراء حسابات معقدة بطريقة يمكن التحكم فيها.
تستخدم شركة IBM البتات الكمومية القائمة على الموصلات الفائقة، والمصنوعة من مواد معدنية ذات خصائص الموصلات الفائقة، والموجودة في شريحة السيليكون. يمكن إنتاج هذه الرقائق باستخدام تقنيات الإنتاج الموجودة اليوم. في العام الماضي، قدم باحثو شركة IBM تقدمًا تكنولوجيًا حاسمًا، فيما يتعلق باكتشاف الأخطاء الكمومية، من خلال الجمع بين البتات الكمومية القائمة على الموصلات الفائقة والمنظمة في بنية حلزونية - في مجموعة من الدوائر التي تعد البنية الفيزيائية الوحيدة التي يمكنها كما يمكن توسيعها إلى أبعاد أكبر.
الآن، يشير العلماء إلى مزيد من التقدم، والقدرة على دمج خمس بتات كمومية في المصفوفة المصممة في البنية التي حددوها لعرض القدرات النشطة التي تعتبر أساسية لعمل الحوسبة الحقيقية: إجراء عملية تعرف باسم قياس التكافؤ، وهي أساس العديد من البروتوكولات لتصحيح الأخطاء في البيئة الكمومية. يعتمد التقدم على الطريق نحو بناء حاسوب كمي عالمي على قدرات تصحيح الأخطاء - ويقدم فريق IBM الآن خطوة مهمة في هذا الاتجاه.
تعد منصة الحوسبة الكمومية الخاصة بشركة IBM أحد المشاريع الأساسية لمعهد IBM Research Frontiers Institute. ويعمل المعهد بمثابة اتحاد رئيسي ويشارك في تقنيات الحوسبة المتقدمة، من أجل تعزيز الابتكار الذي سيغير وجه العالم. يمكن للشركات من مختلف مجالات الاقتصاد والصناعة الاستفادة من المهارات البحثية لشركة IBM والبنية التحتية الرائدة التي تقدمها، من أجل دراسة آثار الحوسبة الكمومية في مجالات نشاطها.
____________________________________________________
تعليقات 17
هل 50 كيوبت كافية لتشغيل لعبة Crysis؟
ترى أن المجال في بداياته. بمجرد أن يبدأوا في الحديث عن أجهزة الكمبيوتر الكمومية ذات 64 كيوبت مقابل 128 كيوبت، سيكون من الممكن البدء بالقلق (بدلاً من طرح أرقام مثل 50 أو 100).
أوه، وهناك إشارة أخرى أيضًا تتمثل في تحديد سرعة الكيوبتات (بالكيلو هرتز ثم بالميجا هرتز لاحقًا).
بالنسبة للمعجزات: لقد سارعت إلى القول بأن مفارقة زينون لم يتم حلها عن طريق حساب التفاضل والتكامل المتناهي الصغر. وفقًا لك، هذه خدعة رياضية.
ما هي "الخدعة"؟
إذن أنت لا تؤمن بـ "الحيل" الرياضية؟ عندما تكون الإجابة بنعم هل تعلمت حساب التفاضل والتكامل متناهية الصغر فقط لاستخدام صيغه؟
في الوقت الذي قمت فيه بدراسة حساب التفاضل والتكامل هذا، قمت بالتعمق في تعريفاته وكشف تطوره. هناك مفاهيم أساسية، وهناك بديهيات. كل النظريات الرياضية مبنية على المفاهيم والبديهيات الأساسية. ولكن أبعد من ذلك، تم حل مفارقة زينون.
كم يساوي...+1/2+1/4+1/8 إلى ما لا نهاية من الحدود؟
من السهل أن نرى أنه إذا كان هذا المجموع موجودًا، فسوف نسميه S، فلا يمكن أن يكون أكبر من 1.
من ناحية أخرى، S أكبر من أي رقم تختاره، وهو أقل من 1. على سبيل المثال: 0.98
هذا هو الحل لمفارقة زينون.
يمكنك بالتأكيد الهجوم والقول: "مجموع المصطلحات اللانهائية غير مسموح به". إذا كان الأمر كذلك، فستكون هذه هي البديهية الخاصة بك: "يتم تعريف عملية الجمع فقط على عدد محدود من الأعضاء".
لكن يمكنني أيضًا الرد: على الرغم من أنه يُسمح لك بالادعاء بأن مجموع الحدود اللانهائية غير مسموح به. (اختلاف البديهية) ولكن بعد ذلك، لا تتظاهر بمعرفة مجموع الحدود اللانهائية، فإن مفارقة زينو سوف تختفي. لا تقدم مفارقة زينو. وهذه المفارقة تتلخص في أجزاء لا نهائية، ويزعم كذبا أن مجموعها لا نهائي. إذا لم تتعامل مع مخطط الأعضاء اللانهائيين - فليس هناك مفارقة في المقام الأول!
بيت القصيد هو أن زينون كان مخطئًا في اعتقاده أن مجموع الحدود اللانهائية هو بالضرورة لا نهائي.
بالنسبة لأولئك الذين يريدون فهم ما هي الحوسبة الكمومية وكيف تعمل، أوصي بسلسلة المنشورات على مدونة Inexact... تبدأ هنا:
http://www.gadial.net/2014/07/17/quantum_computing_intro/
هناك مواد تمهيدية للحوسبة الكمومية وربما هناك حوسبة كمومية للدمى. وأخيرًا وليس آخرًا، هناك فصل قصير عن الموضوع في كتاب الفيزياء الحديثة باللغة العبرية. أنت أيضًا من يحتاج إلى تحرير نفسك من أفكار الحساب المطلق. وهذا ليس بالأمر السهل.
إن حجم النص الموجود على الإنترنت حول "الحوسبة الكمومية" مذهل، لكن لا أحد يستطيع أن يشرح بوضوح عملي الطريقة التي تأخذ بها جزءًا يمكن أن يكون في حالتين في نفس الوقت وتسمح بإجراء حسابات ذات معنى ( وكيف يفترض بنا أن نميز بينهما؟ وهل يهم؟)
ربما يمكن لشخص ما على موقع العلوم أن يشرح ذلك بطريقة واضحة وبديهية؟
العديد من أوامر الحجم (المضاعفات) أسرع.
بالنسبة للمعلق السابق، الكمبيوتر الكمي أسرع بكثير من الكمبيوتر العادي
لأن الكمبيوتر الكمي يعرف كيف يحسب كمية هائلة من الاحتمالات (التركيبات) ويخبرنا أي منها يعطي حلاً، ربما سيساعدنا على تقريبنا من حل مسألة كيف تم إنشاء أول خلية حية من المكونات الكيميائية التي كانت موجودة في الحساء القديم على الأرض.
http://www.research.ibm.com/quantum/
سيمكن الكمبيوتر الكمي العملاق من إيجاد حلول سريعة للأسئلة الصعبة. الحوسبة الكمومية أسرع 4 مرات من الكمبيوتر العادي. يستطيع الكمبيوتر العملاق محاكاة الانفجار الذري، بطريقة تحاكي حركة كل ذرة. إذا كان الأمر كذلك، فهو استمرار أسرع للاتجاهات الصاعدة. ولم أواكب ذلك لفترة طويلة. من يريد حماية أبحاثه من لص لن يستخدم السحابة، فإن الكمبيوتر الكمي البسيط أسرع 4 مرات.
יוסי
لقد عملت على برنامج معين يتعامل مع اختبار نظام يحتوي على 300^10 حالة، فلا توجد علاقة بين عدد الحالات وعدد الجزيئات في الكون. بالحديث عن عدد الجزيئات الموجودة في الكون - العدد الذي ذكرته يشير إلى الكون المرئي، ليس لدينا أي فكرة عن عدد الجزيئات الموجودة في الكون نفسه، وليس من الواضح على الإطلاق ما إذا كان لهذا السؤال أي معنى.
وفيما يتعلق بمفارقة زينون الشهيرة، فإن الخدعة الرياضية لا تحل أي مفارقة فيزيائية. حقيقة أن العمود يتقارب إلى قيمة نهائية لا يعني أن هناك قيمة نهائية!
وبقدر ما يبدو الأمر غريبا، إلا أن هذه المفارقة لم يتم حلها بعد.
أنا أتفق معك بالطبع في أنه لا توجد مفارقات في العالم، لكن هذا لا يعني أننا نعرف كيفية حلها جميعًا.
أعتقد أنني لم أصيغ السؤال بشكل جيد:
أود أن أرى كبداية بعض المشاكل الحسابية التي كان هذا الكمبيوتر قادرًا على حلها، وأن أعرف للمقارنة أي كمبيوتر كلاسيكي (أي ما القوة) اللازمة لحل نفس المشكلة في نفس الوقت الذي استغرقه الكم. الكمبيوتر لحلها.
وبدون هذه المقارنة فإن الخبر لا يعني الكثير.
(بالنسبة لي على الأقل)
بالنسبة للمبتدئين، سأكون سعيدًا برؤية مثال لبعض المشاكل الحسابية التي تمكن هذا الكمبيوتر من حلها، والمدة التي استغرقها الوصول إلى حل مقارنة بجهاز كمبيوتر كلاسيكي يتمتع بنفس القوة الحاسوبية.
وطالما لا توجد نقطة مرجعية، فإن هذه المعلومات لا تعني الكثير.
لعقود من الزمن كان هناك شك حول ما إذا كانت الحوسبة الكمومية ممكنة، وذلك أيضًا بسبب القضايا الفلسفية، ويبدو الآن أنها ممكنة.
على سبيل المثال، إذا كان الكمبيوتر الكمي يقوم بإجراء 500^10 عملية حسابية في وقت واحد في حالة التراكب وفي الكون بأكمله (لست متأكدًا من الرقم) 80^10 جسيمات ذرية، فكيف. هل هناك دليل على وجود الأكوان الموازية هنا؟ نفضل أن لا نعتقد ذلك، وهناك شيء لا نفهمه بشأن المفارقة. تشبه إلى حد ما مفارقة التوأم التاريخية التي نشأت في النظرية النسبية الخاصة والتي تم حلها لاحقًا. على غرار المفارقة التاريخية المتمثلة في التحرك نحو شجرة في كل مرة تساوي نصف المسافة، لذلك يبدو أنه لا يمكن حلها أبدًا باستخدام حساب التفاضل والتكامل المتناهي الصغر. أي أنه لا توجد مفارقات، والأدوات الجديدة تحل المفارقة الظاهرة.
كما هو موضح، فإن التأثير المستخدم يكون على الموصلية وليس بالضرورة البصريات.
يبدو وكأنه 1 أبريل. وبسبب مبادئ الحوسبة الكمومية، يمكن لحوالي 180 كيوبت إجراء حسابات حاسوبية عملاقة في الوقت المناسب.
ثانيا، ألقيت نظرة على موقع IBM. لا يزال كل مكون هناك بحجم جرة ويتم تبريده بواسطة النيتروجين السائل - الحوسبة الكمومية الضوئية.
إذا نجحوا حقًا، فهذه قفزة كبيرة.