تبشر الحواسيب الكمية بانخفاض كبير في وقت حوسبة المسائل المعقدة، لكن يبقى عدد الحواسيب الكمية حول العالم قليلًا، مع عدد محدود مما يسمى بتات كمومية.
يمكن تشغيل خوارزميات الحواسيب الكمية على خوادم تقليدية تحاكي الحواسيب الكمية.
نجح فريق من الباحثين في مركز هيلمهولتز زينتروم برلين (HZB) في حساب مدارات الإلكترونات وتطورها الحركي على عينة تتمثل في جزيء صغير بعد إثارته بنبضة ليزرية.
الطريقة مناسبة من حيث المبدأ للتحقق من الجزيئات الكبيرة التي لا يمكن حسابها باستعمال الطرق التقليدية أيضًا.
تترأس أنيكا باند مجموعة من الباحثين في الكيمياء النظرية في مركز هيلمهولتز مع فابيان لانغكابيل الذي يقدم معها أطروحة الدكتوراه، تقول باند: «طُورت خوارزميات الحواسيب الكميّة هذه بالأصل في سياق مختلف تمامًا. لقد استعملناها هنا للمرة الأولى لحساب كثافة الإلكترونات في الجزيئات خاصة، إضافة إلى تطورها الحركي بعد إثارتها بنبضة ضوئية». وأظهرت باند في بحثها مدى نجاعة هذا الأمر.
حاسوب كمي دون أخطاء
يقول لانغكابيل: «لقد طورنا خوارزمية لحاسوب كمي مفترض دون أخطاء وشغلناها على خادم تقليدي يحاكي حاسوبًا كميًّا بعشرة بتات كمية». حصر العلماء دراستهم بالجزيئات الصغيرة ليتمكنوا من إجراء حساباتهم دون حاسوب كمي حقيقي ومقارنتها بالحسابات التقليدية.
حوسبة أسرع
أعطت الخوارزميات الكمية النتائج المتوقعة بالطبع. خلافًا للحسابات التقليدية، لكن الخوارزميات الكمية مناسبة أيضًا لحساب جزيئات أكبر بكثير باستخدام الحواسيب الكمية المستقبلية.
يقول لانغكابيل: «يتعلق الأمر بزمن الحسابات. إذ يزداد الزمن بزيادة عدد الذرات المكونة للجزيء». في حين يتضاعف زمن الحوسبة مع كل ذرة إضافية بالطرق التقليدية، لا يحدث ذلك في الخوارزميات الكمية، ما يجعلها أسرع بكثير.
التحفيز الضوئي واستقبال الضوء
تُظهر الدراسة طريقة جديدة لحساب كثافة الإلكترونات واستجابتها للإثارة المسبقة بالضوء بوضوح مكاني وزماني عال.
هذا يجعل من الممكن مثلًا محاكاة عمليات التحلل فائقة السرعة وفهمها، وهو أمر مهم جدًا في الحواسيب الكمية المكونة مما يسمى نقاطًا كمية.
يمكن أيضًا توقع السلوك الفيزيائي أو الكيميائي للجزيئات، في أثناء امتصاص الضوء وما يليه من انتقال للشحنات الكهربائية مثلًا. الأمر الذي قد يسهل تطور المحفزات الضوئية، لإنتاج هيدروجين صديق للبيئة باستخدام ضوء الشمس، أو يساعد على فهم العمليات التي تحدث في الجزيئات المستقبلة الحساسة للضوء في العين.
اقرأ أيضًا:
حاسوب جوجل الكمي استطاع صناعة البلورة الزمنية بعد طول انتظار
الحواسيب الكلاسيكية قد تساعد على حل بعض المشكلات الكمية
ترجمة: إيهاب عيسى
تدقيق: تسبيح علي
