موجة جديدة من الثقة – ورأس المال – تجتاح صناعة الحوسبة الكمومية.
تعهدت حكومتا أستراليا وولاية كوينزلاند هذا الأسبوع بمبلغ 940 مليون دولار أسترالي (620 مليون دولار أمريكي) لدعم بناء كمبيوتر كمي واسع النطاق بالقرب من مدينة بريسبان، من قبل شركة PSI Quantum الأمريكية الناشئة. وكانت هذه الصفقة مجرد علامة أحدث على أن الحلم الذي دام عقودًا من الزمن لشكل جديد من الحوسبة يستفيد من الخصائص غير العادية لميكانيكا الكم قد يتحقق أخيرًا.
سيكون النظام في أستراليا “أول آلة تتجاوز العتبة لتصبح حاسوبًا مفيدًا حقًا – أول نظام كمي في العالم سيكون مفيدًا تجاريًا”، حسبما قال بيت شادبولت، كبير المسؤولين العلميين في PSI.
وهو ليس الوحيد الذي قدم ادعاءات كبيرة لجيل من أجهزة الكمبيوتر التي من المقرر أن يتم بناؤها قبل نهاية هذا العقد، مما يشير إلى سباق قصير نسبيًا لمجال كان له نصيبه من النكسات خلال 65 عامًا منذ أن قام البروفيسور ريتشارد فاينمان لأول مرة طرح فكرة الحوسبة الكمومية.
كان أحد أكبر التحديات هو أن البتات الكمومية – أو الكيوبتات – المستخدمة في الآلات اليوم غير مستقرة إلى حد كبير، ولا تحتفظ بحالتها الكمومية إلا لفترات قصيرة للغاية، مما يؤدي إلى حدوث “ضوضاء”. ونتيجة لذلك، تتراكم الأخطاء أثناء أي حساب كمي، مما يجعل الكمبيوتر عديم الفائدة بالأساس.
لقد وعدت التطورات الحديثة في تصحيح الأخطاء، وهي تقنية لتشفير المعلومات إلى كيوبتات للتعويض عن ذلك، بحل هذه المشكلة في وقت أقرب بكثير مما توقعه معظم العاملين في الصناعة.
ومن بين الشركات الأخرى التي وضعت أنظارها على خط نهاية جديد في السباق الكمي شركة IBM، التي قامت ببناء أنظمة كمومية تجريبية لسنوات. وفي أواخر عام 2023، وضعت لأول مرة خريطة طريق للوصول إلى نظام عملي كامل الوظائف.
قال جاي جامبيتا، نائب رئيس الحوسبة الكمومية في شركة آي بي إم: “أشعر أن لدينا طريقًا للتوسع لإثبات وجود حاسوب كمي متسامح مع الأخطاء” بحلول عام 2029.
يقول سكوت آرونسون، مدير مركز المعلومات الكمومية في جامعة تكساس: “لم يدمج أحد نظامًا يحتوي على ملايين الكيوبتات من قبل، معظمها بضعة آلاف”.
لسنوات عديدة، كان التنبؤ بالوقت المحدد الذي ستصل فيه الحوسبة الكمومية إلى الفائدة العملية بمثابة مهمة حمقاء. لقد تبددت الآمال في القدرة على برمجة جيل سابق مما يسمى بالآلات الصاخبة – وهي أنظمة ذات كيوبتات غير مستقرة – مما أنهى أحد السبل للاستخدام العملي.
وحتى بعض الاختراقات البحثية التي تبدو مهمة، فشلت في تحقيق نتائج. عندما ادعت شركة جوجل في عام 2019 أنها وصلت إلى “التفوق الكمي” – النقطة التي تقفز عندها الأنظمة الكمومية أمام أجهزة الكمبيوتر التقليدية – اتضح أن الطرق الجديدة لبرمجة الآلات الموجودة يمكن أن تمحو هذه الميزة.
لكن الكثيرين في الصناعة يعتقدون الآن أنه في الأشهر الأخيرة، تم فتح طريق واضح لبناء أنظمة واسعة النطاق من شأنها أن تجلب مزايا تقنية وتجارية حقيقية.
لقد أدت سلسلة من الإنجازات البحثية، بدءاً بجوجل في العام الماضي، إلى تحقيق تقدم كبير في تصحيح الأخطاء قبل سنوات مما كان متوقعاً. وقد ساهمت نتائج الأبحاث التي أجرتها جامعة هارفارد ومجموعة QuEra ومقرها بوسطن في أواخر عام 2023، إلى جانب ورقة بحثية هذا العام من Microsoft وQuantinuum ومقرها الولايات المتحدة والمملكة المتحدة، في زيادة الآمال.
قال ستيف بريرلي، رئيس شركة Riverlane، وهي شركة بريطانية ناشئة متخصصة في مجال الكم: “خلال العام الماضي، شهدنا قدرا كبيرا من التقدم في الصناعة، وخاصة فيما يتعلق بتصحيح الأخطاء”. وقال إن ذلك قلل من عدد الاختراقات التقنية التي لا يزال يتعين تحقيقها. “إن الأمر يبدو على نحو متزايد أقل شبهاً بمشكلة علمية وأكثر شبهاً بمشكلة هندسية.”
وكانت إحدى النتائج هي سباق جديد لتوسيع نطاق أنظمة الأجهزة الكمومية الحالية لتكون قادرة على التعامل مع الخوارزميات المفيدة التي تعتقد شركات مثل IBM الآن أنه سيتم إنتاجها قريبًا.
يمثل استثمار أستراليا في PSI، في شكل أسهم في الشركة بالإضافة إلى المنح والقروض، رهانًا غير عادي على الكيوبتات المعتمدة على الفوتونات، بدلاً من الكيوبتات فائقة التوصيل التي تستخدمها شركتا IBM وGoogle. لقد ثبت أن الفوتونات توفر قاعدة مستقرة للنظام الكمي، لكن PSI نشرت في الماضي القليل من الأبحاث لإظهار التقدم الذي أحرزته للتغلب على العديد من تحديات الأجهزة، كما قال آرونسون من جامعة تكساس.
وفي محاولة لتبديد هذه الشكوك، نشرت PSI هذا الأسبوع أول ورقة بحثية لها تحدد الخطوط العريضة للتطورات في الأجهزة التي ادعى شادبولت أنها وضعتها على الطريق نحو نظام عملي واسع النطاق بحلول نهاية العقد.
مع تحول الاهتمام إلى التطبيق العملي لتصنيع أعداد كبيرة من الكيوبتات والرقائق الكمومية، بالإضافة إلى الأجهزة الأخرى اللازمة لربطها معًا في أنظمة أكبر، تطالب PSI أيضًا بمزايا التكنولوجيا الضوئية التي ستوصلها إلى نظام مليون بت كيوبت بشكل أسرع من غيرها في الصناعة.
وقال بريرلي إنه في إحدى الإشارات الإيجابية للصناعة وهي تتحرك نحو التصنيع التجاري، تم تشكيل سلسلة توريد أكثر تطوراً في الأجهزة الكمومية مع انتقال التكنولوجيا خارج المختبر.
وعلى الرغم من الآمال الجديدة، يعترف خبراء مثل Gambetta من شركة IBM بأن خططهم للوصول إلى الحوسبة الكمومية الكاملة قد تخرج عن مسارها. وقال إن التنبؤ بموعد تحقيق اختراقات خوارزمية ضرورية لجعل تصحيح الأخطاء عمليًا هو أمر أصعب من التنبؤ بوضع خريطة طريق لتوسيع نطاق الأجهزة.
ومع ذلك، أضاف غامبيتا أنه إذا تمكنت شركة IBM من إظهار النتائج العملية الأولى والمبكرة جدًا للحوسبة الكمومية في العامين المقبلين – وهي نقطة تسميها الميزة الكمية – فقد يؤدي ذلك إلى إثارة موجة جديدة من الاهتمام في عالم الشركات.
قال آرونسون: “يضع الناس هذه الخطط على الورق، فالأشياء التي يتوقعها التجريبيون تستغرق دائمًا وقتًا أطول مما يعتقدون”. وأضاف أنه بعد التطورات الأخيرة، يبدو أن صناعة الحوسبة الكمومية الناشئة لديها لأول مرة فرصة حقيقية للوصول إلى فائدة عملية.
