"لا تزال هناك حاجة لدراسة كيفية إجراء تصحيح الأخطاء قبل بناء كمبيوتر كمي عالمي"

وأيضًا لماذا من المفيد اليوم تطوير تشفير سيكون محصنًا ضد الاختراق بواسطة أجهزة الكمبيوتر الكمومية. تم تسجيل جولة في مركز أبحاث IBM في زيوريخ

شريحة الكم ثنائية الكيوبت من شركة IBM، في مركز الأبحاث في زيوريخ. الصورة: آفي بيليزوفسكي

لا تزال هناك حاجة لاستكشاف جميع طرق الحساب الكمي، وتحسين نظام تصحيح الأخطاء قبل بناء كمبيوتر كمي عالمي. هذا ما يقوله الدكتور ستيفان فيليب، رئيس مختبر أبحاث الكم في مركز التطوير التابع لشركة IBM في زيوريخ، في اجتماع للصحفيين الذين أتوا إلى زيوريخ من جميع أنحاء أوروبا.

اليوم أيضًا، من الممكن إجراء حسابات التعلم الآلي الكمي، وطي البروتين، والبحث الكيميائي وتحسين محفظة الاستثمار، والتسعير وإدارة المخاطر، وإدارة المخزون الديناميكية، والمزيد على الكمبيوتر الكمومي بقدرة معالجة تصل إلى 20 كيوبت. في يوركتاون، نيويورك.

تشارك شركة IBM في مشروع Qiskit مفتوح المصدر - المصمم للاستفادة من المعالجات الكمومية الحالية وإجراء الأبحاث. ووفقا لفيليب، فإن مجال الحوسبة الكمومية يمكن أن يكون موضع اهتمام ليس فقط لعلماء فيزياء الكم، بل للعلماء في جميع المجالات، من المعلمين والمطورين والباحثين عن التكنولوجيا بشكل عام، الذين يمكنهم كتابة التعليمات البرمجية بلغة الآلة الكمومية، وبناء الخوارزميات والتطبيقات، اكتشاف الضوضاء والأخطاء وتسريع الحوسبة باستخدام أجهزة المحاكاة ومصححات الأخطاء - كل مجال من هذه المجالات هو مشروع فرعي في حد ذاته. وقد تم تشغيل المنطقتين الأوليين بالفعل، وسيتم تشغيل المناطق الأخرى في المستقبل القريب.

كما قدم فيليب أيضًا شبكة IBM Q التي تم إنشاؤها في ديسمبر 2017، وهي شراكة مع شركات Fortune 500 الرائدة والجامعات ومعاهد الأبحاث حول العالم. "الهدف هو تسريع البحث من خلال التعاون مع الجامعات ومعاهد البحوث لتطوير تكنولوجيا الحوسبة الكمومية، لتشجيع قادة الصناعة على الجمع بين خبراء الحوسبة الكمومية لشركة IBM مع الأشخاص الخبراء في مجال معين لتطوير التطبيقات التجارية الأولى التي ستكون قدوة. . بالإضافة إلى ذلك، لدى المشروع أيضًا هدف تعليمي - وهو توسيع وتدريب النظام البيئي للمستخدمين والمطورين وخبراء التطبيقات الذين سيكونون قادرين في النهاية على اعتماد الكمبيوتر الكمي على نطاق واسع.

"في عصر الكمبيوتر الكمي، سيتم اختراق عملة البيتكوين إذا لم يتم نقلها إلى خوارزمية آمنة"

حذر الدكتور فاديم لوباشيفسكي، باحث التشفير في مركز أبحاث IBM في زيوريخ، من أنه "إذا لم يتم نقلها إلى خوارزمية مقاومة للكسر في كمبيوتر كمي، فسيتم اختراق مكون التشفير في Bitcoin في عام 2026". هذه الأمور قالها الدكتور لوبشافسكي خلال مؤتمر صحفي عقده في المركز قبل أيام.

ووفقا له، "إذا وقعت التكنولوجيا وراء بيتكوين في الأيدي الخطأ، فإن الأنظمة التي تتحكم في حركة الأموال لن تكون آمنة بعد الآن. سيكون من الممكن اعتراض التحويلات وإفراغ الحسابات."

وأضاف أنه "كلما كان مفتاح التشفير أصغر، كلما تم كشف البيانات بشكل أسرع. حجم مفتاح البيتكوين كبير لدرجة أنه قد ينكسر في عام 2026. لذلك، من الضروري استخدام نوع جديد من الرياضيات - نوع من التأمين ضد أضرار أجهزة الكمبيوتر الكمومية. عليك فقط العثور على خوارزمية أخرى غير تلك التي تتحلل إلى عوامل. ليست هناك حاجة إلى كمبيوتر كمي لتطوير مثل هذه الخوارزميات."

وقال لوبزويسكي إن منشئي العملة الافتراضية، وكذلك منشئي المعلومات بشكل عام، الذين يحتاجون إلى تشفير طويل الأمد، يجب عليهم نقل منتجاتهم إلى خوارزميات آمنة بالفعل اليوم، حتى قبل أن يبدأ هذا العصر. ووفقا له، "سبب قوة الكمبيوتر الكمي هو أنه في حين أن هناك حاجة إلى مليار ترانزستور لمضاعفة قوة الكمبيوتر الكلاسيكي مليار مرة، لمضاعفة قوة الكمبيوتر الكمي مليار مرة، فإن 30 كيوبت كافية كافٍ. وذلك لأن معدل نمو القدرة الحسابية في الكمبيوتر الكمي يعد هائلاً."

وقال لوبشافسكي: "صحيح أنه لن يتم حل كل مشكلة أسرع بمليار مرة باستخدام حاسوب كمي 30 كيوبت، لكن المشكلة الرئيسية التي سيتمكن من حلها ستكون مشكلة التشفير باستخدام المفاتيح العامة والخاصة".

وأشار أيضًا إلى أنه "لا أحد يعرف متى سيتم بناء حاسوب كمي عالمي، لكن الكثيرين يقدرون أنه سيحدث ويستثمرون الكثير من الأموال فيه، بما في ذلك شركة IBM". ومهما كان الأمر، قال: “الآن، عندما لا تزال أجهزة الكمبيوتر الكمومية ضعيفة نسبيًا، لدينا نافذة من الوقت لإدخال تشفير جديد، محصن ضد الاختراق في أجهزة الكمبيوتر هذه. يجب استخدام التشفير الجديد جنبًا إلى جنب مع التشفير الحالي، وفي العام المقبل ستقدم شركة IBM العديد من هذه الأنظمة في مؤتمرها للحوسبة الكمومية.

وختم لوبشافسكي بالقول إن "الكثيرين قدموا مقترحات لمعايير في هذا المجال ومن المقدر أنه بحلول عام 2023 سيتم تطوير عدة معايير، لكن نصيحتي هي عدم الانتظار والتصرف الآن، لأن معظم المقترحات متشابهة على أي حال وفي أي حال". وفي هذه الحالة، سيكون من المفيد استخدام طرق التشفير الجديدة مع الأساليب الحالية".

جولة في مركز الحوسبة الكمومية التابع لشركة IBM في زيوريخ

وفي وقت لاحق، قام ماتياس ميرجنثالر، وهو طالب ما بعد الدكتوراه في مختبر أبحاث IBM في زيوريخ، بإعطاء الصحفيين جولة في المنشأة، حيث يوجد حاسوب كمي متواضع - يحتوي على اثنين فقط من الكيوبتات. أول شيء تراه في الجولة هو خزانا تبريد ضخمان، يقوم كل منهما بتبريد شريحة كمومية إلى درجة حرارة قريبة جدًا من الصفر المطلق - أقل من نصف درجة فوقه. وتوجد حول هذه الحاويات صناديق بها لوحات مفاتيح وألياف ضوئية، تربطها بالمعالج الموجود داخل الثلاجة باستخدام إشعاع الميكروويف منخفض الطاقة. وذلك لإجراء العمليات الحسابية دون التسبب في تسخين الكمبيوتر الكمي.

توجد أجهزة الكمبيوتر الكمومية القوية حقًا للعملاق الأزرق في يوركتاون بولاية نيويورك بالولايات المتحدة. تم تصميم شقيقهم الصغير في زيورخ لمهمة واحدة: اختبار بنيات جديدة للرقائق الكمومية - التي يتم بناؤها في مبنى آخر في نفس الحرم الجامعي.

على الرغم من أنه جهاز كمبيوتر مثير للإعجاب، إلا أن الكمبيوتر الكمي الأوروبي من شركة IBM لا يزال غير قادر على فك الشفرات حتى الآن. ويقدر الخبراء أنه ستكون هناك حاجة إلى آلاف، إن لم يكن ملايين، من الكيوبتات لإنجاز المهمة. لحسن الحظ، قام علماء شركة IBM بالفعل بتطوير تشفير مقاوم للحوسبة الكمومية والذي يمكن أن يمنع حدوث السيناريو، وهو متاح بالفعل اليوم.

وهذا ما يفسر سبب وجود الكمبيوتر في زيوريخ، أحد أكبر المراكز المصرفية القريبة من العملاء مثل باركليز وجي بي مورغان الذين بدأوا في تجربة تكنولوجيا الحوسبة الكمومية من شركة آي بي إم.