محاضرة حول الكومبيوتر الكمي

ضمن فعاليات الموسم الثقافي الذي الذي يقيمه مركز الحاسبة الألكترونية بصورة دورية لأطلاع منتسبي المركز حول أحدث التطورات العلمية حول المواضيع التكنولوجية الحديثة القى الدكتور عمار عوني أحد تدريسي المركز محاضرة علمية حول الكومبيوتر الكمي Quantum Computer  Introduction  حيث تم عرض ابرز البوابات الألكترونية للكومبيوتر الكمي وكيفية ربطها لعمل الدوائر الألكترونية ثم تم شرح عملية النقل الكمي Quantum Teleportation    وحضر الندوة السيد مدير المركز ونخبة من التدريسيين ومنتسبي المركز .

ما هو الحاسوب الكمومي؟

1) الحاسوب الكمومي هو حاسوب نظري، يعني عتاده المادي Hardware من وحدة إدخال ووحدة معالجة مركزية ووحدة إخراج ، مازال في المختبرات العلمية قيد التطوير

ويوصف بالكمومي Quantum لأنه يعتمد على حالات تراكب superposition
حالتي سبين الالكترون ( أو تراكب حالتي أي نظام كمومي…) فيما يسمى البتات الكموميةQuantum bits -Qubits

وهذا يخالف تماما حالتي البتات الثنائية Binary bits التي تعبر فقط عن إحدى الحالتين المنطقيتين 0 أو 1 في الحاسوب المتداول بين أيدينا (الكلاسيكي)

2) علاقة الحاسوب الكمومي بالفيزياء تظهر في الجواب الأول، حيث يعتبر مبدأ التراكب
Superposition principle من أهم مباديء الفيزياء الكمومية ، ودراسات الحاسوب الكمومي تدخل في فرع حديث يدعى البصريات الكمومية

ذكرت سابقا عن الحاسوب الكمومي Quantum computer أنه لم يصنع بعد، ويختلف عن حواسيبنا المعروفة Classical computer بتعامله مع البيانات على شكل بتات كمومية quantum bits (تراكب حالتي 0و1)وليس بتات ثنائية binary bits(حالتي 0و1 فقط).

هل يعني هذا امتلاك الحاسوب لقدرات خارقة في السرعة وحفظ المعلومات ومعالجة البيانات، ويتفوق بذلك على الحواسيب الخارقة الكلاسيكية Super computers؟!

ليس بالضرورة(خلافا لما يشاع)…!!!  ولكن هناك بعض المهام التي يتفوق فيها الحاسوب الكمومي على الكلاسيكي، سأبينها ببعض الأمثلة التالية:
1) البحث في قاعدة بيانات دليل هاتف يحوي مليون اسم مرتبة هجائيا ومرفقة بعناوين أصحابها: تحتاج هذه المهمة إلى 1000 عملية فقط بالحاسوب الكمومي ، في حين تحتاج بوساطة الحاسوب الكلاسيكي إلى 500000 عملية
2) نظام الكتابة السرية (التشفير أو التكويد) في الأنظمة المالية والحكومية والعسكرية يكاد يستحيل كشفه بالطريقة الكمومية خلافا للطريقة الكلاسيكية المتداولة حاليا(من هنا جاء الاهتمام بموضوع الحوسبة الكمومية)
3) يمكن بعدد محدود من البتات الكمومية 1000الكترون فقط(500سبين علوي يتراكب مع 500 سبين سفلي) أن نحصل على ما يقارب 10^300 حالة كمومية تمثل حلول محتملة لحالة الطقس، وهذا لا يستطيعه الحاسوب الكلاسيكي سواء من جهة تخزين متغيرات حالة الطقس أو من جهة حالات التنبؤ به.

خلاصة ما سبق: الحاسوب الكمومي ما زال قيد التطوير في المخابر ويمتاز بما يلي:

1) يتعامل مع البيانات على شكل كيوبتات qubits (تراكب حالتين منطقيتين 0و1)، وليس بتات bits (حالتين 0و1 فقط)كما في الحاسوب الكلاسيكي المتداول بين أيدينا.
2) يتفوق جزئيا فقط على أقوى حواسيبنا بشكل فائق في بعض المسائل مثل نظام الترميز  السري في الأنظمة المالية والحكومية والعسكرية.