قد تمثل هذه الشريحة حلقة الوصل بين الحواسيب التقليدية والكمية

إن الحواسيب الكمية Quantum Computers موجودة بالفعل في وقتنا الحالي، وإن كانت تُعد نسخًا محدودة مصغرة من الحواسيب الكمية عالية الإمكانيات التي نطمح إليها. طور الباحثون نسخة جديدة مما يُطلق عليه الحاسوب الاحتمالي Probabilistic Computer، وهو جهاز قد يمكن عن طريقه سد الفجوة بين الحواسيب الكمية الأصلية، وبين الحواسيب التقليدية التي نستخدمها اليوم.

يتميز الحاسوب الاحتمالي بقدرته على حل المسائل الكمية دون الحاجة إلى أن يكون كميًا، وذلك باستخدام وحدة تسمى بي-بت p-bit، أو ما سماه الباحثون كيوبت الفقراء Poor Man’s Qubit.

بينما تخزن وحدات البت bit في الحواسيب التقليدية قيمة 0 أو 1، يستطيع الكيوبت تخزين القيمتين في نفس الوقت، بفضل تقنيات الحوسبة الكمية، ويُعد ذلك قفزةً كبيرة في قوة المعالجة، أما البي-بت فيستطيع تخزين قيمة 0 أو 1 فقط، لكن يمكنه التبديل بينهما بسرعة كبيرة جدًا.

عن طريق التحكم في هذا التبدل، يمكن إجراء حسابات مماثلة للتي تجريها الحواسيب الكمية، لكن دون حاسوب كمي حقيقي.

للبي-بت ميزة أخرى وهي أنه يعمل في درجة حرارة الغرفة العادية، على عكس الكيوبت الذي يتطلب درجة حرارة منخفضة جدًا ليعمل بكفاءة، وبهذا يمكن أن يتكيف البي-بت بسهولة مع الحواسيب المتاحة حاليًا.

وفقًا لسوبريو داتا Supriyo Datta مهندس الكهرباء والحواسيب في جامعة بوردو Purdue University بولاية إنديانا الأمريكية، فإن البي-بت بإمكانه حل الكثير من المسائل التي يستطيع الكيوبت حلها، ومن هنا جاءت تسمية الوحدة الجديدة بأنها كيوبت الفقراء.

أنتج البحث شريحة ذاكرة وصول عشوائي مغناطيسية معدلة modified magneto-resistive random-access memory أو MRAM تُستخدم لتخزين البيانات في الحواسيب العادية، وتُستخدم فيها التوجهات المغناطيسية لخلق حالة من المقاومة تمثل القيمة 0 أو 1.

يتكون الحاسوب الاحتمالي من 8 وحدات ذاكرة وصول عشوائي مغناطيسية معدلة (بي-بت) مصممة خصيصًا، وشريحة تحكم controller chip، وفيه يُحتمل أن تخزن هذه الوحدات قيمة محددة، ومن هنا جاءت تسمية الحاسوب الاحتمالي.

تمكن الباحثون باستخدام التقنية الجديدة من حل مسائل تحليل الأعداد الصحيحة، وفيها تحلل الأرقام إلى عوامل أصغر. يُعد هذا النوع من المسائل من المسائل الكمية، وتتفوق الحواسيب الكمية في حلها، بينما تحلها الحواسيب العادية ببطء وبكفاءة أقل.

يمثل الحاسوب الاحتمالي ووحدات البي-بت حلًا وسطًا بين الحواسيب التقليدية والكمية، ويقترح الباحثون أن أجهزة البي-بت الكاملة ستتمكن من حل مسائل تحليل الأرقام الصحيحة إلى عوامل، ومسائل أخرى مشابهة، باستخدام مساحة وطاقة أقل من الحواسيب التقليدية المستخدمة اليوم.

وفقًا لأحمد زيشان بيرفاز Ahmed Zeeshan Pervaiz مهندس الكهرباء والحواسيب في جامعة بوردو، تشغل الدائرة الكهربية من شريحة الحاسوب الاحتمالي نفس المساحة التي يشغلها ترانزستور واحد، لكنها تماثل الكفاءة الوظيفية لأكثر من ألف ترانزستور، بالإضافة إلى إجراء العمليات الحسابية بسرعة أكبر، وذلك عن طريق إجراء العمليات بالتوازي، باستخدام عدد كبير من وحدات البي-بت.

ما زالت الحواسيب الاحتمالية في حاجة إلى المزيد من التطوير ليمكن استخدامها عمليًا، لكن يعتقد الباحثون أن التطوير المطلوب ربما ليس صعب التحقيق، وقد تحل هذه الأجهزة محل الحواسيب التقليدية في حل مسائل معينة، ما سيساعد على تحقيق ثورة الحوسبة الكمية المأمولة.

لقد أحرز العلماء بالفعل بعض التقدم في هذا المجال، لكن ما زال الطريق طويلًا حتى تصبح وحدات الكيوبت مستقرة وعملية كفاية لحل المسائل الحسابية المطلوبة بشكل صحيح، فما زال تصنيع وتوصيل وحدات الكيوبت يمثل تحديًا صعبًا.

وفقًا للباحث كريم كامساري Kerem Camsari، فإن وحدات البي-بت ستمكن الحواسيب من التعلم مثل البشر في المستقبل القريب، وسيمكن استخدامها في تحسين الطرق التي تُنقل عبرها البضائع إلى الأسواق.

الحواسيب الكمية تحل مشاكل لا يمكن للحواسيب التقليدية حلها

ترجمة: مصطفى عبد المنعم

تدقيق: أكرم محيي الدين

مراجعة: صهيب الأغبري

المصدر