أجهزة الكمبيوتر الكمومية هي عبارة عن آلات تستخدم خصائص فيزياء الكم لتخزين البيانات وإجراء العمليات الحسابية

ممّا يجعلها مفيدة للغاية لمهام معينة قد تتفوق بها بشكل كبير حتّى على أفضل أجهزة الكمبيوتر المتوفرة لدينا.

الفرق بين الحاسوب الكمّي والحاسوب الكلاسيكي

يتم ترميز المعلومات في الأجهزة الكلاسيكيّة التي تشمل الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة في ثنائية يمكن أن تكون إمّا صفر أو واحد

ويتم تخزينها في الوحدة الأساسية للذاكرة التي تدعى ” بت “.

بينما في الحاسوب الكمّي تكون الوحدة الأساسية للذاكرة هي بت كمّي أو كيوبت (qubit). وتُصنع هذه الكيوبتات باستخدام أنظمة فيزيائية

مثل دوران الإلكترون أو اتجاه الفوتون، ويمكن لهذه الأنظمة أن تكون في ترتيبات مختلفة عديدة دفعة واحدة، وتُعرف هذه الخاصية باسم التراكب الكمومي.

كما يمكن ربط الكيوبتات مع بعضها البعض بشكل وثيق باستخدام ظاهرة تسمّى التشابك الكمومي.

والنتيجة هي أنّ سلسلة من الكيوبتات يمكن أن تمثّل أشياء مختلفة في وقت واحد. على سبيل المثال، ثمانية بتات كافية للحاسوب الكلاسيكي لتمثيل أي رقم بين 0 و255.

لكن في المقابل ثمانية بتات كافية للحاسوب الكمومي لتمثيل كل رقم بين 0 و255 في نفس الوقت.

هذا يُفضي إلى أنّ بضع مئات من البتات الكمومية المتشابكة تكفي لتمثيل أعداد أكثر من عدد الذرات في الكون.

ممّا يجعل أجهزة الكمبيوتر الكمومية تتفوق على الأجهزة التقليدية في الأماكن التي يوجد فيها عدد كبير من التركيبات الممكنة.

سلبيات الحواسيب الكمّية

تُعتبر أجهزة الكمبيوتر الكمومية حسّاسة للغاية؛ حيث يمكن أن تتسبّب الحرارة والمجالات الكهرومغناطيسية والتصادم مع جزئيات الهواء في فقدان الكيوبت لخصائصه الكمومية

وتُعرف هذه العملية باسم فك الترابط الكمي، حيث ينهار النظام وتحدث هذه العملية بسرعة أكبر كلّما زاد عدد الجسيمات المعنية.

الأمر الذي يجعل أجهزة الكمبيوتر الكمومية تحتاج إلى حماية الكيوبتات من التداخل الخارجي، إمّا عن طريق عزلها مادياً، أو إبقائها باردة

أو تزويدهم بالطاقة بشكل نبضات يتم التحكم بها بعناية، وأي أخطاء تتسلّل إلى النظام يحتاج لكيوبتات  إضافية لتصحيحها.

ختاماً

يتم الاعتماد حالياً بشكل كبير على تكنولوجيا فيزياء الكم لإجراء العمليات الحسابية بشكل أسرع من أي وقت مضى.

ومع ذلك، قد يكون هناك الكثير من المواقف التي ستتفوّق فيها أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية على الأجهزة الكمومية

لذلك قد تكون أجهزة الكمبيوتر في المستقبل مزيجاً من هذين النوعين.

المصدر: اضغط هنا

• إعداد: المهندسة سهى عبدو
• تحرير: المهندس بشار الحجي