حاسوب كمومي جديد يحطم رقم (التفوق الكمومي القياسي) بمعامل 100، ويستهلك طاقة أقل بمقدار 30,000 مرة.
تمكن كمبيوتر الكم الجديد، والذي يحتوي على 56 مفتاحًا (H2-1)، من تحطيم رقم قياسي عالمي في (السيادة الكمومية)، إذ تفوق في أدائه بنسبة 100 مرة على معيار جوجل الذي عُيِّن بواسطة جهازها Sycamore.
استخدم علماء في شركة الحوسبة الكمومية كوانتينيوم، الكمبيوتر الجديد لتشغيل تجارب مختلفة، وذلك لقياس مستويات أدائه وجودة البتات المستخدمة، فنشروا نتائجهم في 4 يونيو، وذلك عبر دراسة حُمِّلت على قاعدة بيانات arXiv قبل المراجعة من الأقران.
استخدم العلماء في الشركة خوارزمية معروفة لقياس مدى ضوضاء الكيوبيتات أو مدى عرضتها للخطأ.
تستطيع الكمبيوترات الكمومية إجراء حسابات بالتوازي، وذلك بفضل قوانين الميكانيكا الكمومية والتشابك بين الكيوبيتات، ما يعني أن مصائر الكيوبيتات المختلفة قد يغير بعضها بعضًا. على النقيض من ذلك، تعمل الكمبيوترات الكلاسيكية بالتسلسل فقط.
إن إضافة المزيد من الكيوبيتات إلى النظام من شأنه أن يزيد من قوة الجهاز على نحو هائل، إذ يتوقع العلماء أن تجري الكمبيوترات الكمومية يومًا ما حسابات معقدة في ثوانٍ، في حين تحتاج الكمبيوترات العملاقة الكلاسيكية آلاف السنين لحلها.
تُعرف النقطة المحورية التي تتفوق فيها الكمبيوترات الكمومية على الكلاسيكية باسم (السيادة الكمومية)، ولكن التحقيق العملي لهذا المستوى من الإنجاز والتقدم التقني يتطلب كمبيوترًا كموميًا بملايين الكيوبيتات، في الوقت الذي يحتوي أكبر جهاز حاليًا على نحو 1000 كيوبيت.
إن السبب في الحاجة إلى الكثير من الكيوبيتات لتحقيق السيادة الكمومية هو أنها معرضة للخطأ ولذلك يجب استخدام أعداد كبيرة لتصحيح هذه الأخطاء، ويُعد ذلك سببًا في أن العديد من الباحثين يركزون الآن على بناء كيوبيتات أكثر موثوقية بدلًا من مجرد إضافة المزيد من الكيوبيتات إلى الأجهزة.
اختبر الفريق موثوقية إخراج كمبيوتر H2-1 باستخدام ما يعرف بمؤشر تقييم الصدق الخطي (XEB)، وقال ممثلو كوانتينيوم في بيان، إن XEB يخرج نتائج تتراوح بين 0، ما يعني أنه لا يوجد أي مخرج خالٍ من الأخطاء، و1، أي خالٍ تمامًا من الأخطاء.
في عام 2019، اختبر علماء في جوجل كمبيوترهم الكمومي Sycamore باستخدام XEB، ما أظهر أن بإمكانه إكمال عملية حسابية في 200 ثانية، في الوقت الذي كان يحتاج أقوى كمبيوتر فائق في ذلك الوقت 10,000 سنة لإكماله.
سجل العلماء نتيجة XEB تقدر بنحو 0.002 باستخدام 53 كيوبيت فائق التوصيل مدمجة في Sycamore.
مع ذلك، في الدراسة الجديدة، تمكن علماء كوانتينيوم – بالشراكة مع JPMorgan، Caltech و Argonne National Laboratory، من تحقيق درجة XEB تقدر بنحو 0.35، ما يعني أن كمبيوتر H2 الكمومي يمكنه تحقيق نتائج بدون خطأ بنسبة 35% من الوقت.
قال إلياس خان، كبير مسؤولي المنتجات في كوانتينيوم ومؤسس Cambridge Quantum Computing، في بيان له: «نحن نركز بالكامل على الطريق نحو الحواسيب الكمومية الشاملة والخالية من الأخطاء، إن هذا الهدف لم يتغير قط، ولكن ما تغير في الأشهر القليلة الماضية هو الدليل الواضح على التقدمات التي أُحرزَت بفضل العمل والاستثمار الذي أنجز على مر سنوات عديدة».
تعاونت كوانتينيوم سابقًا مع مايكروسوفت لإظهار (الكيوبتات المنطقية) التي كانت تحتوي على معدل خطأ أقل بـ 800 مرة من الكيوبتات الفيزيائية.
أخيرًا، في الدراسة التي نُشرت في شهر أبريل، أظهر العلماء قدرتهم على إجراء تجارب باستخدام الكيوبتات المنطقية بمعدل خطأ لا يتجاوز 1 في 100,000، وهو أقوى بكثير من معدل الخطأ 1 في 100 للكيوبتات الفيزيائية، وذلك وفقًا لممثلي مايكروسوفت.
أضاف خان: «تُظهر هذه النتائج أنه ومع أن الفوائد الكاملة للحواسيب الكمومية الخالية من الأخطاء لم تتغير في طبيعتها، فإنها قابلة للتحقيق في وقت أقرب مما كان متوقعًا في الأصل»
اقرأ أيضًا:
رقم قياسي جديد في الحوسبة الكمومية أساسه وحدة معالجة مركزية مؤلفة من ستة كيوبتات
المترجم: زين العابدين بدور
المدقق: نور حمود
مراجعة: باسل حميدي
