تاريخ الحوسبة الكمية 

الفرق بينه وبين الحاسوب العادي 

ما الذي يميزه 

هل يمكن أن نقتني حاسوب كمي 

طريق برمجة الحواسيب الكمية  

من يملك الآن حاسوب كمي 

صور وفيدوهات للحاسوب الكمي 

ملخص من اعدادك عن مستقبل الحاسوب الكمي 

يختلف الحاسوب الكمي عن الحاسوب العادي أو الحاسوب العملاق. فالحاسوب العملاق، يستخدم عددًا هائلًا من وحدات المعالجة مع ذاكرة مصممة بعناية فائقة لتضمن للمعالج احتفاظه بالبيانات والتعليمات في جميع الأوقات مع القدرة على تنفيذ العديد من المهام بالتوازي. أما الحاسوب الكمي، فيستخدم ميكانيكا الكم في تصميمه، ويتم بناءه ذرة بعد ذرة. وتعتبر ميكانيكا الكم أحد المواضيع الشائكة في علم الفيزياء

يعمل الحاسوب العادي عادة بالاعتماد على خانة نظام ثنائي، ليس له إلا احتمالين فقط وهم “0” أو “1”، يعرف بـ “البت”BIT.

أما الحاسوب الكمي فيعتمد على “الكيوبت”Qubit، وهي اختصار لـ (كوانتوم بت) أي “البت الكمي”.

تتكون الـ «كيوبت» من نواة الذرة والأيونات والفوتونات أو الالكترونات، وتعمل معًا كأنها ذاكرة ومعالج حاسوبي.

تعود فكرة الحوسبة الكمية إلى الفيزيائي باول بينيوف” Paul Benioff “والذي كان يعمل في مختبر أرجون الوطني. وهو الذي تنسب إليه أول نظرية كمية تطبيقية للحواسب، وذلك في العام 1981م. حيث طرح  أول نظرية عن إنشاء آلات تيورية كمية Quantum Turing Machine.

في عام 1982، طرح “ريتشارد فيونمان” بحثًا علميًّا بين فيه كيف يمكن محاكاة فيزياء الكم. كانت هذه أول مرة يتم فيها استخدام مفهوم الحاسبة الكمية بصورة صريحة. حيث أوضح إمكانية تطوير الآلة التي تعمل وفق فيزياء الكم مع أي حجم من الترانزسستورات، بل وأنها ستكون أفضل منها بمراحل عديدة .

عام  1985 جاء” “Deutsch صاحب السلسلة الفيديوية المعروفة عن الحوسبة الكمية “Quantum Computing”، ليوضح نظرية جديدة بأنه من الممكن تمثيل أي عملية فيزيائية بالشكل الكمي الخاص بالحاسوب المقترح من فيونمان. منذ ذلك الحين، بدأت الأبحاث بتطوير الآليات والخوارزميات الخاصة بهذه الآلة .

عام 1994 جاء شور “”Shor لينشر بحثه الشهير، والذي طرح فيه خوارزمية رياضية كمية جديدة . يتم من خلالها تجزئة أعداد كبيرة جدًا إلى عواملها الأولية، بسرعة عالية جدًا لا تتجاوز أجزاء الثانية .

عام 2014، تمكن فريق من الباحثين من جامعة جنيف من تنفيذ عملية نقل كمي لجسيمات الضوء عبر الألياف البصرية. مما يعد خطوة كبيرة جدا نحو تطوير الحوسبة الكمية. كما أن لشركة جوجل عدة محاولات في هذا المجال. لعل آخرها توظيف الفيزيائي جون مارتينيز وفريقه من جامعة كاليفورنيا، للعمل على إنتاج شريحة حوسبة بقوانين الفيزياء الكميّة.

في نفس العام، قام بعض الباحثين في المعهد القومي الأمريكي للمعايير والتكنولوجيا بالتوصل إلى عمل محاكي كمي للأغراض الخاصة لحل مشكلة معينة واحدة. يقوم المحاكي بتركيب مجموعة من كريستالات أيونات مادة البريليوم مع بعضها البعض. حيث يكون الالكترون الخارجي في كل أيون هو عبارة عن البت الكمية؛ وحدة التخزين الأساسية للمعلومات في الحاسوب الكمي.

الجدير بالذكر في الختام، أنه بينما لا تتعدى سعة أكبر حاسب كمومي 16 كيوبت اليوم. فليس من البعيد رؤية حاسب كمومي بسعة 30 كيوبت، يكون قادرًا على إجراء 10 تريليون عملية في الثانية الواحدة.

من المتوقع أيضًا أن تحل الحواسب الكمية محل دوائر السيليكون، مستقبلًا.

 الحاسوب الكمي هو أي وسيلة تعتمد على مبادئ ميكانيكا الكم وظواهره، مثل حالة التراكب الكمي والتشابك الكمي، للقيام بمعالجة البيانات. في الحواسيب التقليدية، تكون كمية البيانات مقاسة بالبت : أما في الحاسوب الكمي فتقاس كمية البيانات بالكيوبت qubit (اختصارا ل Quantum bits). المبدأ الأساسي للحوسبة الكمية هي القدرة على الاستفادة من الخواص الكمية للجسيمات لتمثيل البيانات ومعالجتها، إضافة لاستخدام قواعد ميكانيكا الكم لبناء وتنفيذ التعليمات والعمليات على هذه البيانات. 

لحاسوب العادي يستعمل bit الصفر و الواحد

اما الحاسوب الكمي فأنه يستعمل الكيوبت الصفر و الواحد و مزيج بينهما ( superposition )
 مثلا 40 كيوبت يعادل قوة مئة ترليون بت 

في حين ان الحاسوب العادي يستعمل الترانسستر فإن الحاسوب الكمي يستعمل الذرات او الفوتونات كأدوات للمعالجة.

من يمتلك الحاسوب الكمي
كشفت شركة آي بي أم الأميركية في معرض الإلكترونيات الاستهلاكية 2019 المنعقد في لاس فيغاس عن أول حاسوب كمي (Quantum computer) تجاري للاستخدام خارج المختبر. 

وكذلك شركة جوجل 

اما الحاسوب الكمي فأنه يستعمل الكيوبت الصفر و الواحد و مزيج بينهما ( superposition )

في حين ان الحاسوب العادي يستعمل الترانسستر فإن الحاسوب الكمي يستعمل الذرات او الفوتونات كأدوات للمعالجة.

الحاسوب الكمي أبطىء من الحاسوب العادي و لكن بما انه يستعمل الكيوبت فأنه يستطيع ان يحسب الكثير من العمليات أنيا و ليس سلسليا مثل الحاسوب العادي.

مثلا 40 كيوبت يعادل قوة مئة ترليون بت

ويختلف الحاسوب الكمي عن الحاسوب الميكانيكي التقليدي في أنه يعتمد على مبادئ ميكانيكا الكم وظواهرها (مثل التراكب الكمي والتشابك الكمي) للقيام بمعالجة البيانات وتنفيذ العمليات، وبالتالي فهو يختلف عن الحاسوب التقليدي الذي يستند في عمله إلى الترانزستورات والمكثفات. وفي حين تقاس كمية البيانات في الحاسوب التقليدي بالبت، فإنها في الحاسوب الكمي تقاس بالكيوبت.

ويجمع النظام، الذي أطلقت عليه الشركة اسم "كيو سيستم ون"، بين أجزاء الحوسبة الكمية والتقليدية في حزمة واحدة التي يتطلبها استخدام آلة كهذه في التطبيقات البحثية والتجارية.

ولا تزال هذه الحزمة ضخمة الحجم لكنها تشمل كل ما تحتاجه الشركة للبدء بتجاربها الحاسوبية الكمية، بما في ذلك جميع الآلات اللازمة لتبريد أجهزة الحوسبة الكمية فوق حد درجة الصفر المطلق.

ويعمل الحاسوب الجديد بقوة 20 كيوبت ولذلك فهو لا يعد أقوى حاسوب كمي متوفر حاليا، وفي الواقع فإن آي بي أم ذاتها قد بنت بالفعل في عام 2017 حاسوبا كميا بقوة 50 كيوبت.

وفي حين تصف آي بي الجهاز الجديد بأنه أول نظام حوسبة عالمي متكامل مصمم للاستخدام العلمي والتجاري، فإنه من الجدير التأكيد أن الجهاز لا يقترب من القوة الكافية لمعظم التطبيقات التجارية. وفي الحقيقة يعتقد الباحثون أن الحواسيب الكمية تحتاج الكثير كي تتفوق على نظيرتها التقليدية.

ولهذا فإنه ليس مفاجئا أن تؤكد آي بي أم أن هذه هي المحاولة الرمزية الأولى في عالم الحوسبة الكمية التجارية، وأنه قد يساعد الباحثين في "العثور على تطبيقات للحوسبة الكمية في عالم العلوم والأعمال، وقد يحققون منه الفائدة في يوم ما".

وقالت إن الحواسيب الكمية تملك إمكانية حل بعض المشكلات التي لا تتمكن الحواسيب التقليدية من التعامل معها في مجالات المواد واكتشاف الأدوية والخدمات المالية والذكاء الاصطناعي.

وقال أرفيند كريشنا، نائب رئيس شركة هايبريد كلاود ومدير آي بي أم للأبحاث "يعد نظام آي بي أم كيو سيستم ون خطوة كبيرة إلى الأمام في مجال التسويق التجاري للحوسبة الكمية".

وأضاف أن هذا النظام الجديد "يعد بالغ الأهمية في توسيع نطاق الحوسبة الكمية خارج جدران مختبر الأبحاث، حيث نعمل على تطوير تطبيقات كمية عملية للأعمال والعلوم".

وتنظر الشركة إلى نظام كيو سيستم ون كقطعة فنية حيث تعاونت مع شركات عالمية للخروج بتصميم جذاب، والنتيجة النهائية مذهلة بالفعل، وفقا لموقع تك كرنتش المعني بشؤون التقنية، فهو صندوق زجاجي محكم بطول تسعة أقدام وعرض تسعة أقدام، ويتدلى عتاد الحوسبة الكمية بالوسط كالثريا مع إخفاء جميع الأجزاء بعناية.

لكن بدلا من بيع هذا الجهاز فإن الشركة تخطط لربطه بالإنترنت كي تتيح للباحثين والعلماء والمهندسين الاستفادة منه عن بعد.

1 – شركة - HP- Hewlett – Packard

<img src="https://cdni.rt.com/media/pics/2014.03/original/706654.jpg" alt="اضخم 5 شركات انتاج الكمبيوترات في العالم" />

 تتصدر هذه الشركة قائمة الشركات المنتجة للكمبيوترات، وتقدر حصتها في السوق بـ 19.6 بالمائة. اضافة لهذا تقدم الشركة كافة الخدمات في قطاع البنية التحتية للمعلومات ومعدات واجهزة منظومات التكامل وكذلك معدات الطباعة وغيرها.

2 – شركة لينوفو – Lenovo

<img src="https://cdni.rt.com/media/pics/2014.03/original/706658.jpg" alt="اضخم 5 شركات انتاج الكمبيوترات في العالم" />

 تحتل هذه الشركة الصينية، المرتبة الثانية في القائمة، وحسب آخر المعطيات تبلغ حصتها في السوق 17.2 بالمائة. تنتج الشركة اضافة الى الكمبيوترات المختلفة، الهواتف الخلوية وكافة المعدات والاجهزة الالكترونية المتعلقة بعمل الكمبيوترات.

3 – شركة ديل – Dell

<img src="https://cdni.rt.com/media/pics/2014.03/original/706662.jpg" alt="اضخم 5 شركات انتاج الكمبيوترات في العالم" />

 تحتل الشركة الامريكية Dell المرتبة الثالثة في القائمة وتقدر حصتها في السوق بـ 11 بالمائة. تنتج هذه الشركة مختلف انواع الكمبيوترات وتقدم خدمات الصيانة، ومعدات تخزين المعلومات، وغيرها من المعدات اللازمة في هذا القطاع.

4 – شركة - ASUS

<img src="https://cdni.rt.com/media/pics/2014.03/original/706666.jpg" alt="اضخم 5 شركات انتاج الكمبيوترات في العالم" />

 تحتل شركة ASUS التايوانية المرتبة الرابعة في القائمة، وتقدر حصتها في السوق بـ 10.3 بالمائة. تنتج هذه الشركة اضافة الى الكمبيوترات، اجهزة ومكونات لمؤسسات انتاجية اخرى مثل HP  وSony وAppleوAlinwareو Palm  وغيرها، تستخدمها في منتوجاتها.

5 – شركة – Acer

<img src="https://cdni.rt.com/media/pics/2014.03/original/706670.jpg" alt="اضخم 5 شركات انتاج الكمبيوترات في العالم" />

 تحتل الشركة التايوانية Acer المرتبة الخامسة وتقدر حصتها في السوق بـ 8.8 بالمائة. تنتج الشركة اضافة الى الكمبيوترات، مختلف المعدات والاجهزة الالكترونية المستخدمة في


مجال الكمبيوترات

ما أثر الحوسبة الكميَّة على تطوير الذكاء الاصطناعي، إذا كان لها أي أثر في هذا الصدد؟

في الحالة النموذجية، تكون أولى الخوارزميات الكميّة التي يتم اقتراحها هي تلك المستخدَمة في أغراض الأمان (كالتشفير) أو النمذجة الكيميائية ونمذجة المواد. وبشكل أساسي تُعَد هذه المشكلات عصيّةً على الحل باستخدام الحواسيب التقليدية. وبالتالي، ثمة عدد كبير من الأوراق البحثية والشركات الناشئة والمجموعات البحثية الجامعية المنشغلة بالبحث في مجالات كالتعلم الآلي والذكاء الاصطناعي باستخدام الحواسيب الكميّة. وبالنظر إلى الإطار الزمني لتطور الذكاء الاصطناعي، أتوقع أن يكون للرقائق التقليدية التي تم تطويرها تحديدًا لأغراض خوارزميات الذكاء الاصطناعي أثرٌ أكبر على هذه التقنية مقارنةً بالرقائق الكميّة. ومع ذلك، يُعَد الذكاء الاصطناعي بلا شك من مستهدفات الحوسبة الكميَّة

الحاسوب العادي يستعمل bit الصفر و الواحد

اما الحاسوب الكمي فأنه يستعمل الكيوبت الصفر و الواحد و مزيج بينهما ( superposition )

في حين ان الحاسوب العادي يستعمل الترانسستر فإن الحاسوب الكمي يستعمل الذرات او الفوتونات كأدوات للمعالجة.

الحاسوب الكمي أبطىء من الحاسوب العادي و لكن بما انه يستعمل الكيوبت فأنه يستطيع ان يحسب الكثير من العمليات أنيا و ليس سلسليا مثل الحاسوب العادي. 

حاسوب العادي يستعمل bit الصفر و الواحد

اما الحاسوب الكمي فأنه يستعمل الكيوبت الصفر و الواحد و مزيج بينهما ( superposition )

في حين ان الحاسوب العادي يستعمل الترانسستر فإن الحاسوب الكمي يستعمل الذرات او الفوتونات كأدوات للمعالجة.

الحاسوب الكمي أبطىء من الحاسوب العادي و لكن بما انه يستعمل الكيوبت فأنه يستطيع ان يحسب الكثير من العمليات أنيا و ليس سلسليا مثل الحاسوب العادي.

مثلا 40 كيوبت يعادل قوة مئة ترليون بت 

البت الكمومي (الكيوبت) (qubit): هو أصغر وحدة معلومات كمية، وهو الذي يقابل البت في الحواسيب العادية، ويستعمل في حقل الحوسبة الكمية.
أول حاسوب كمي في الشرق الأوسط لـ مؤسسة دبي للمستقبل

صنع أول حاسوب كموم
 من طرف شركة متخصصة ف  الحوسبة ال مية : D-Wave

Systems, Inc ، و أعلنت ف
  مايو 2013 ، إثر ذلك كل من وكالة ناسا، وجوجل ورابطة جامعات بحوث الفضاء ( USRA ) عن

تعاونها مع هذه الشركة لاستعمال حاسوبها ف  البحوث.

شركة جوجل لها عدة محاولات في هذا المجال ولعل آخرها توظيف الفيزيائي جون مارتينيز وفريقه من جامعة كاليفورنيا، للعمل على إنتاج شريحة حوسبة بقوانين الفيزياء الكميّة.

العلماء الآن في طريقهم إلى ما قد يكون أكبر ثورة في مجال «الحوسبة» خلال هذا القرن، وذلك بعد أن بنوا أول كمبيوتر كمي تمت برمجته بالكامل

العلماء الآن في طريقهم إلى ما قد يكون أكبر ثورة في مجال «الحوسبة» خلال هذا القرن، وذلك بعد أن بنوا أول كمبيوتر كمي تمت برمجته بالكامل، واستخدامه لأنواع الحسابات التي يمكن أن تسمح لهذه «التكنولوجيا»، بإسقاط الفهم الحالي المتعلق بتكنولوجيا الحوسبة.

ويستخدم كمبيوتر الكمي نظام «الكو بايت»، بدلًا من نظام «البايت الثنائي»، وهو ما يعني أن الأمور لا يمكن أن تكون فقط على إحدى صورتين (0 ، 1)، ولكن يمكن أن تكون في مدى معين بين هاتين الصورتين. ويأمل العلماء أنه من خلال تسخير هذه القوة، سيصبح بإمكانهم جعل أجهزة الكمبيوتر أسرع بكثير جدًا من أجهزة الكمبيوتر التقليدية الموجودة بين أيدينا الآن، واستخدامها في حل بعض من أكبر مشاكل البشرية.

دراسة جديدة

الدراسة الجديدة هي الأولى من نوعها، التي أظهرت أن هذه الحواسيب يمكن برمجتها وإعادة برمجتها، واستخدامها في حل «الخوارزميات البسيطة».

في مركز هذا الجهاز الجديد توجد خمس ذرات مشحونة كهربائيًا، أو أيونات. هذه الذرات محاصرة بواسطة مجال مغناطيسي، وتجبرها آشعة الليزر – المسلطة تحديدًا وبدقة على هذه الذرات فقط – على الاهتزاز. ويمكن استخدام آشعة «الليزر» هذه لمعالجة «الأيونات»، مستغلة في ذلك حقيقة أن الذرات قادرة على أن تكون في أكثر من صورة أو حالة في نفس الوقت، هذا هو جوهر الحوسبة الكمية. على هذا النحو، يمكن للعالم استخدام هذه المعالجة بطرق أخرى، هي في الأساس مستحيلة بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر العادية.

في الاختبارات والتجارب، كان هذا الكمبيوتر الكمي قادرًا على القيام بعملية حسابية في خطوة واحدة فقط، وهي العملية التي تحتاج إلى أكثر من خطوة لحلها في الحواسيب التقليدية. وأظهر اختبار آخر عملية إكمال هذا الكمبيوتر لعملية حسابية، من شأنها أن تسمح له باختراق أنواع تشفير آمنة للغاية، والتي يعتقد عادة أن اختراقها مستحيل.

ويقول العلماء إن العمل المنجز يمكن زيادته إلى ما بعد الخمسة (كو بايتات)، التي يتكون منها الآن. ويشير هؤلاء العلماء إلى النظام، باعتباره «وحدة»؛ نظرًا لأنه يمكن برمجته وتوصيله حواسيب كمية أخرى، مما يسمح بمرونة الاستخدام.

وقال عالم الفيزياء الكمية الأمريكي، «البروفيسور كريستوفر مونرو»، الذي قاد فريق البحث في جامعة «ميريلاند»، إن عددًا قليلًا جدًا من الناس يعرفون ما تقوم به أجهزة «أيفون» فعلًا في المستوى المادي. وأضاف «تجربتنا أوجدت كوبايتات (بايت كمي) عالية الجودة، تصل إلى مستوى أعلى من الأداء الوظيفي، من خلال السماح لهم ببرمجتها وإعادة تكوينها في مجال البرمجيات».

 

الحوسبة الكمية هي التكنولوجيا التي يتوقع الكثير من العلماء ورجال الأعمال والشركات الكبيرة، أن تقدم وتمدنا بنقلة نوعية كبيرة في المستقبل. الحوسبة الكمية هذه هي التي تحدث عنها رئيس الوزراء الكندي جاستن ترودو، في أحد الفيديوهات التي شهدت انتشارًا واسعًا يوم 16 أبريل (نيسان) 2016، والذي أوضح فيه المفهوم بشكل بسيط.

بدأ كل من شركة جوجل وميكروسوفت في العمل على تطوير حواسيب كمومية عام 2014، وفي العام 2016؛ بدأ فريق من العلماء من كاليفورنيا وإسبانيا بصناعة نموذج تجريبي لحاسوب كمي يمكن أن يحل مجموعة واسعة من المشاكل في مجالات مثل الكيمياء والفيزياء، ولديه القدرة على أن يتم توسيع نطاقها إلى نظم أكبر.

كما أنشأت كل من شركة «آي بي إم – IBM» وشركة «D-Wave» الكندية نوعًا من الحواسيب الكمية التجريبية التي تعمل باستخدام أساليب مختلفة غير قابلة للتطوير بسهولة، أو إضافة المزيد من البتات الكمومية (الكوبيت) اللازمة لحل المشاكل التي لا يمكن لأجهزة الكمبيوتر التقليدية حلها. 

Claiming to be the first quantum computing company the world has ever seen, D-Wave has also made the claim that it offers the single most powerful quantum computer.

The D-Wave 2000Q is the quantum computer that the company believes has earned the leading title, and it works by harnessing a superconducting processor that works by using quantum mechanics.

D-Wave says it is the only commercial supplier of quantum computing systems, and like the others on this list, D-Wave is working to make quantum computing worldwide in the future. Some spaces D-Wave believes could gain great benefit from include national defence, as well as technical and scientific challenges.

So far the computer has been successful in optimisation tasks, working in areas such as machine learning, cybersecurity, financial analysis, Bioinformatics, and image analysis. D-Wave has 140 U.S. patents that have been approved and granted, and the company has contributed greatly to research and development by providing a substantial 90 scientific papers that specifically focus on the technology.