كشفت IBM عن تقدم كبير في مسارها نحو تحقيق الميزة الكمومية بحلول 2026 والحوسبة الكمومية المتسامحة مع الأخطاء بحلول 2029، مع إطلاق معالجات Nighthawk و Loon، وتحسينات برمجيات Qiskit، وتقنيات تصنيع متقدمة.
محتويات المقالة:
- مقدمة: مستقبل الحوسبة الكمومية
- الميزة الكمومية مقابل التسامح مع الأخطاء
- معالج IBM Quantum Nighthawk: نحو الميزة الكمومية
- معالج IBM Quantum Loon: بناء التسامح مع الأخطاء
- اختراق في تصحيح الأخطاء الكمومية
- برمجيات Qiskit: تمكين المطورين
- توسيع نطاق التصنيع لتسريع الابتكار
- الأسئلة الشائعة
مقدمة: مستقبل الحوسبة الكمومية
تعد الحوسبة الكمومية بإحداث ثورة في مجالات تتراوح من اكتشاف الأدوية إلى النمذجة المالية، من خلال تسخير مبادئ ميكانيكا الكم لحل المشكلات التي تعتبر مستعصية على أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية. تقود شركة IBM (آي بي إم) هذا المجال، وقد كشفت مؤخراً عن سلسلة من التطورات التي تقربنا من إطلاق الإمكانات الكاملة لهذه التكنولوجيا التحويلية.
قال جاي جامبيتا، مدير أبحاث IBM: «هناك العديد من الركائز لجلب الحوسبة الكمومية المفيدة حقاً إلى العالم. نعتقد أن IBM هي الشركة الوحيدة التي في وضع يمكنها من ابتكار وتوسيع نطاق البرمجيات والأجهزة والتصنيع وتصحيح الأخطاء الكمومية بسرعة لفتح التطبيقات التحويلية».
الميزة الكمومية مقابل التسامح مع الأخطاء
حددت IBM هدفين رئيسيين: تحقيق «الميزة الكمومية» بحلول نهاية عام 2026، و«الحوسبة الكمومية المتسامحة مع الأخطاء» بحلول عام 2029.
- الميزة الكمومية: هي النقطة التي يمكن فيها للكمبيوتر الكمومي حل مشكلة ما بشكل أفضل من جميع الأساليب الكلاسيكية فقط.
- التسامح مع الأخطاء: هو القدرة على إجراء حسابات كمومية موثوقة على الرغم من الضوضاء والأخطاء المتأصلة في الأنظمة الكمومية. هذا ضروري لبناء أجهزة كمبيوتر كمومية واسعة النطاق وعملية.
معالج IBM Quantum Nighthawk: نحو الميزة الكمومية
لتحقيق الميزة الكمومية، كشفت IBM عن Nighthawk (نايت هوك)، وهو أحدث معالج كمومي لديها. من المقرر تسليمه للمستخدمين بحلول نهاية عام 2025، ويتميز Nighthawk بـ 120 كيوبت مرتبطين بـ 218 مقرناً قابلاً للضبط من الجيل التالي. تسمح هذه الزيادة في الاتصال للمستخدمين بتنفيذ دوائر أكثر تعقيداً بنسبة 30 بالمائة مقارنة بالمعالج السابق (Heron) مع الحفاظ على معدلات خطأ منخفضة.
سيمكن Nighthawk المستخدمين من استكشاف المشكلات التي تتطلب ما يصل إلى 5000 بوابة ثنائية الكيوبت، وهي عمليات التشابك الأساسية الحاسمة للحساب الكمومي. تتوقع IBM أن تصل التكرارات المستقبلية لـ Nighthawk إلى 10000 بوابة بحلول عام 2027.
معالج IBM Quantum Loon: بناء التسامح مع الأخطاء
في مسار موازٍ، تعمل IBM على بناء أول كمبيوتر كمومي واسع النطاق ومتسامح مع الأخطاء. أعلنت الشركة عن IBM Quantum Loon (لوون)، وهو معالج تجريبي يوضح لأول مرة أن IBM قد أثبتت جميع مكونات المعالج الرئيسية اللازمة للحوسبة الكمومية المتسامحة مع الأخطاء.
سيتحقق Loon من صحة بنية جديدة لتنفيذ وتوسيع نطاق المكونات اللازمة لتصحيح الأخطاء الكمومية العملي عالي الكفاءة. يتضمن ذلك ميزات مبتكرة مثل طبقات التوجيه عالية الجودة لربط الكيوبتات البعيدة على نفس الشريحة (c-couplers) وتقنيات لإعادة ضبط الكيوبتات بين الحسابات.
اختراق في تصحيح الأخطاء الكمومية
أحد أكبر التحديات في الحوسبة الكمومية هو هشاشة الكيوبتات وقابليتها للأخطاء. حققت IBM إنجازاً هندسياً كبيراً من خلال إثبات إمكانية استخدام أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية لفك تشفير الأخطاء بدقة في الوقت الفعلي (أقل من 480 نانوثانية) باستخدام أكواد qLDPC. تم تحقيق هذا الإنجاز قبل عام كامل من الموعد المحدد، وهو حجر زاوية حاسم لبناء أنظمة متسامحة مع الأخطاء.
برمجيات Qiskit: تمكين المطورين
الأجهزة القوية تحتاج إلى برمجيات قوية بنفس القدر. Qiskit (كيسكيت) هي حزمة البرامج الكمومية الرائدة عالمياً التي طورتها IBM. تمنح Qiskit الآن المطورين مزيداً من التحكم من خلال توسيع قدرات الدوائر الديناميكية التي توفر زيادة بنسبة 24 بالمائة في الدقة على نطاق يزيد عن 100 كيوبت.
كما تقدم IBM نموذج تنفيذ جديد وواجهة برمجة تطبيقات C، مما يفتح إمكانات تخفيف الأخطاء المسرعة بالحوسبة عالية الأداء (HPC) التي تقلل من تكلفة استخراج النتائج الدقيقة بأكثر من 100 مرة. يتيح ذلك للمطورين دمج البرمجة الكمومية في بيئات HPC الحالية.
توسيع نطاق التصنيع لتسريع الابتكار
لتسريع تطوير المعالجات الكمومية، أعلنت IBM أن التصنيع الأساسي لرقاقات المعالجات الكمومية يتم الآن في منشأة تصنيع رقاقات متقدمة بحجم 300 مم في مجمع ألباني نانوتك في نيويورك.
لقد سمحت أدوات أشباه الموصلات الحديثة في هذه المنشأة لشركة IBM بمضاعفة سرعة جهود البحث والتطوير عن طريق خفض الوقت اللازم لبناء كل معالج جديد إلى النصف على الأقل، وتحقيق زيادة عشرة أضعاف في التعقيد المادي لشرائحها الكمومية.
تمثل هذه الإعلانات قفزة هائلة إلى الأمام في السعي وراء الحوسبة الكمومية العملية، مما يضع IBM في طليعة هذه التكنولوجيا التحويلية.
الأسئلة الشائعة
س1: ما هي الميزة الكمومية؟
ج1: هي النقطة التي يتفوق فيها الكمبيوتر الكمومي على أفضل أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية في حل مشكلة معينة.
س2: ما هو الفرق بين معالج Nighthawk و Loon؟
ج2: تم تصميم Nighthawk لتحقيق الميزة الكمومية على المدى القريب (بحلول 2026) مع 120 كيوبت وتعقيد دوائر أعلى. أما Loon فهو معالج تجريبي مصمم للتحقق من صحة المكونات اللازمة للحوسبة الكمومية المتسامحة مع الأخطاء على المدى الطويل (بحلول 2029).
س3: لماذا يعتبر تصحيح الأخطاء مهماً في الحوسبة الكمومية؟
ج3: الكيوبتات هشة للغاية وعرضة للأخطاء بسبب الضوضاء البيئية. يعتبر تصحيح الأخطاء ضرورياً لضمان موثوقية الحسابات الكمومية وبناء أجهزة كمبيوتر كمومية عملية واسعة النطاق.
