المحتوى

• ما أجهزة الكمبيوتر الكم هي جيدة ل
• ماذا يعني الكم التفوق للأمن؟
• أسئلة حول مطالبات التفوق الكمي لـ Google

في الأسبوع الماضي ، ادعى باحثو Google أنهم وصلوا إلى "تفوق الكم" ، وفقًا لمقال نشر في الأوقات المالية. تم نشر ورقة Google لفترة وجيزة على موقع ناسا الإلكتروني قبل إزالتها. في ذلك ، يدعي الباحثون أنهم تفوقوا في أداءهم على الحاسوب العملاق الكلاسيكي الأقوى في الوقت الحاضر - والذي يطلق عليه "القمة" - بجهاز الكمبيوتر الكمومي الخاص بهم.

هذا هو ما يُعرف باسم التفوق الكمومي - بمعنى آخر ، عندما يثبت أن الكمبيوتر الكمومي أسرع في مهمة معينة من كمبيوتر تقليدي. وفقًا للصحيفة ، فإن نظام Sycamore من Google سعة 53 كيلوبايت قادر على إكمال هذا الحساب المحدد في ثلاث دقائق و 20 ثانية. سيستغرق حاسوب القمة العملاق حوالي ١٠٠٠٠ عام لاستكمال نفس الوظيفة.

كان من المتوقع في البداية الوصول إلى تفوق الكم في نهاية عام 2017. ومع ذلك ، أثبت جهاز كمبيوتر Bristlecone من Google سعة 72 كيلو بايت (في الصورة أعلاه) أنه من الصعب للغاية التحكم بدقة كافية. بدلاً من ذلك ، يأتي الاختراق من نظام Sycamore الأصغر سعة 53 كيلوبايت.

ما أجهزة الكمبيوتر الكم هي جيدة ل

بخلاف أجهزة الكمبيوتر التقليدية التي تعمل على وحدات بت إما 1 أو 0 ، تستخدم أجهزة الكمبيوتر الكمومية "وحدات البت" لتخزين القيم. البتات ، أو البتة الكمومية ، هي عبارة عن نظام ميكانيكي الكم من حالتين. لديها خاصية غامضة تتمثل في قدرتها على تراكب كلتا الدولتين 1 و 0 في آن واحد. ومع ذلك ، تنهار هذه الحالة عند القياس.

يتم إنشاء أجهزة الكمبيوتر الكمومية مع بوابات أجهزة مماثلة لأجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية ، مع استخدام مكافئات NOT و AND للبوابات الرياضية. ومع ذلك ، فإن المخرجات الكمومية هي احتمالية جوهرية ، مما يعني أنه يجب التحقق من دقتها وتصحيح الخطأ. لا يمكنك أيضًا إلقاء نظرة خاطفة على طريقة حسابية كمية من دون تقويض المخرجات بسبب التراكب.

يعد التراكب والاحتمال المفاتيح التي تجعل أجهزة الكمبيوتر الكمومية مفيدة لبعض المهام الرياضية. إن زيادة عدد البايتات يجعل من الممكن حساب ملايين الاحتمالات على الفور تقريبًا. تشمل الاستخدامات أخذ أرقام ضخمة في الحسبان ، وحساب تحويلات فورييه ، وحل المعادلات الخطية. أجهزة الكمبيوتر الكمومية ، بطبيعتها ، متخصصة للغاية. إنها في الواقع ليست مفيدة لكثير من الحسابات الأساسية التي تقوم بها أجهزة الكمبيوتر المحمولة باليد يوميًا.

ماذا يعني الكم التفوق للأمن؟

على الرغم من أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية تبدو غريبة ، فإن لديها بعض التطبيقات المثيرة للاهتمام في بعض مجالات الحوسبة - خاصة تلك التي تنطوي على عمليات رياضية متكررة ومعقدة مثل الأرصاد الجوية ، ونمذجة الكيمياء والفيزياء ، والتشفير.

هذا الأخير غالبا ما يخيف الناس. يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكمومية أن تعمل من خلال الكثير من التباديل الرياضي في آن واحد ، ومن الناحية النظرية ، تأخذ جزءًا صغيرًا من الوقت الذي تحتاجه أجهزة الكمبيوتر الحالية لكسر معايير التشفير الشائعة. أيام فقط أو ساعات بدلا من حياة متعددة. قد تكون هناك حاجة إلى بروتوكولات تشفير جديدة في يوم من الأيام للحصول على معلومات حساسة للغاية لمنع التكسير بواسطة أجهزة الكمبيوتر الكمومية.

يجب تحسين معايير التشفير في أعقاب أجهزة الكمبيوتر الكم التجارية.

وبالمثل ، يتم استخدام خوارزميات مماثلة في سوق العملة المشفرة الحالي لتأمين المحافظ والتحقق من شرعية المعاملات. لا يوجد أي مؤشر على أنه حتى كمبيوتر Google قادر تمامًا على تكسير أنواع التشفير هذه. ومع ذلك ، فإن تهديد النمو الأسي في قوة الحوسبة الكمومية يجعل هذا الاحتمال واضحًا في السنوات القليلة المقبلة.

لحسن الحظ ، لا تزال أجهزة الكمبيوتر الكمومية بعيدة جدًا عن أن تكون قابلة للحياة تجاريًا. ما زالوا في مرحلة التطوير ومن المرجح أن يتم استخدامهم في الأبحاث أكثر من كسر كلمات المرور العامة. وفي كلتا الحالتين ، يجب تحسين معايير التشفير لردع ومنع حدوث تشققات في المستقبل القريب.

أسئلة حول مطالبات التفوق الكمي لـ Google

بينما تزعم Google أن التفوق الكمومي يعد إنجازًا كبيرًا ، إلا أن بعض منافسيها أقل اقتناعًا بمزايا الإنجاز. يشير مصطلح "التفوق الكمومي" إلى أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية أصبحت الآن أكثر قوة وفائدة من أجهزة الكمبيوتر التقليدية ، ولكن هذا بالتأكيد ادعاء مثير للجدل.

دعا داريو جيل ، رئيس الأبحاث في IBM (منافس رئيسي في مجال الحوسبة الكمومية) مطالبات Google بأنها "مجرد خطأ بسيط". يلاحظ Gil أن البحث هو مجرد "تجربة مختبرية مصممة بشكل أساسي - وبالتأكيد بشكل شبه حصري - تنفيذ تجربة وبمعنى آخر ، يركز بحث Google على نوع ضيق جدًا من الحوسبة لا يكشف سوى القليل عن القدرات الأوسع لجهاز الكمبيوتر.

تفوق الكم - عندما يتفوق الكمبيوتر الكمومي على جهاز كمبيوتر تقليدي لمهمة معينة.

ومع ذلك ، وصف تشاد ريجيتي ، وهو مسؤول تنفيذي سابق في شركة IBM ، الإعلان بأنه "لحظة كبيرة للبشر وللعلم". وأشار دانييل ليدار ، أستاذ الهندسة بجامعة جنوب كاليفورنيا ، إلى حجم التقدم الذي حققته Google. قامت الشركة بتقليل تداخل الكابتات - المعروف باسم "الحديث المتبادل" - مما قلل إلى حد كبير من معدل أخطاء الكمبيوتر مقارنة بمنافستها.

والنتيجة أن Google ستتمكن الآن من زيادة حجم أجهزة الكمبيوتر الكمومية الخاصة بها بفضل نتائج الخطأ الأقل. المزيد من البتات ذات الأخطاء المنخفضة ستزيد بشكل كبير من قوة معالجة أجهزة الكمبيوتر الكمومية ، مما يجعلها أكثر قابلية للتطبيق لحل المشكلات المعقدة. رغم ذلك ، لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به بشأن البرمجة ، أيضًا.

في النهاية ، تعد أجهزة الكمبيوتر الكمومية مفيدة فقط لمجموعة محدودة من المهام. أنها مكلفة للبناء والتشغيل والبرنامج. يعني هذا التعقيد أنه من غير المحتمل أن يتم استخدامها على الإطلاق لمهام محددة للغاية. على الرغم من أن هذا لا يقلل من علامة التفوق الكمومي لشركة Google وحقيقة أن الحوسبة الكمومية تبدو أكثر وأكثر قابلية للتطبيق كل عام.