دراما على ارتفاع درجات الحرارة في مستقبل الحوسبة الكمومية
في 18 مارس ، قدم Chetan Nayak ، وهو عالم فيزيائي قيادة فريق Microsoft الكم ، بيانات جديدة عن شريحة الحوسبة الكمومية للشركة في قمة الفيزياء العالمية للجمعية الفيزيائية الأمريكية في أنهايم ، كاليفورنيا. كان من المفترض أن تهدئة نقاش مستعرة بين الفيزيائيين ، لكن الباحثين تظل متشككة من النتائج. “لم أشعر أبداً أنه ستكون هناك لحظة واحدة عندما يكون الجميع مقتنعين تمامًا” ، قال ناياك طبيعة في مقال 18 مارس. ال الجدل يزعم المراكز على Microsoft February أنها بنيت نوعًا جديدًا من الأجهزة الكمومية – وهو عبارة عن Qubit الطوبولوجي المصنوع من نمط من الإلكترونات على سلك صغير. ادعت Microsoft أن Qubit أقل عرضة للأخطاء. من شأن ذلك أن يجعل أجهزة الكمبيوتر الكم أسهل لتوسيع نطاق شيء كبير بما يكفي ليكون مفيدًا بالفعل. لكن في مقالة المجلة المصاحبة للإصدار ، كتب المحررين أن Microsoft لم تظهر بشكل قاطع الإلكترونات التي تشكل نمط التوقيع، المعروف باسم Majorana Zero Modes. في عام 2021 ، Microsoft اضطررت إلى التراجع عن مطالبة مماثلة. عندما تصبح أجهزة الكمبيوتر الكمومية مفيدة ، لا ينبغي أن يتوقع المستهلكون العاديون لهم كأجهزة شخصية. “إن الخطاب والشك كلهم جزء من العملية العلمية” ، كما يقول المتحدث الرسمي باسم Microsoft Carig Cincotta. ويشير إلى تحسينات إضافية منذ ذلك المقال المصاحب ، حيث تقول Microsoft إن الفريق يسيطر على جانب محدد من Qubit وقياسه. (يوم الثلاثاء ، أقر Nayak بأن الإشارة كان من الصعب رؤيتها بسبب الضوضاء الكهربائية.) في بيان ، يخبر Nayak حافة أن Microsoft واثقة في أجهزتها. يقول: “من الواضح أن مستوى الاهتمام والإثارة مرتفع للغاية”. علاوة على الجدل ، تعاني الصناعة من الضجيج. يقول أبطال الكمبيوتر الكم أنهم سيحدثون ثورة في علوم المواد والتشفير والتمويل. تشير الأبحاث النظرية إلى أنها يمكن أن تتغلب على أجهزة الكمبيوتر العادية ذات يوم في مهام معينة تستغرق وقتًا طويلاً وفتح عوالم جديدة من الحوسبة. لكن الجدول الزمني غير مؤكد. في يناير ، نفيديا جنسن هوانغ عبر الشك ستكون هذه الحوسبة الكمومية التجارية موجودة خلال 15 عامًا ، مما يؤدي إلى انخفاض أسهم الحوسبة الكمومية. حاول السير في هذه التعليقات في 20 مارس ، عندما استضاف “يوم الكم” في مؤتمر GTC في NVIDIA ، ولكن انخفضت الأسهم ذات الصلة الكم مرة أخرىومع ذلك ، لم يكن باحثو الحوسبة الكم يعملون بجد. خلال الأشهر الأخيرة ، أعلنت Google و Amazon والعديد من الشركات الناشئة عن سلسلة من التحسينات الإضافية. لقد تركنا نتساءل عن المدة التي سيتعين على المستهلكين انتظارها لتطبيقات قاتل الحوسبة الكمومية. هل تأتي أجهزة الكمبيوتر الكم إلى السحابة أو هاتفك في المستقبل؟ يقول الفيزيائي أندريا مورييلو من جامعة نيو ساوث ويلز في أستراليا إن الخطاب والشك كلهم جزء من العملية العلمية “. وهذا إذا لم يفقد المستثمرون الصبر ويقفزون. تظل هذه التكنولوجيا مشكلة كاملة ، من هندسة المواد إلى صنع Qubits ، إلى توصيل Qubits معًا ، وتصنيع الرقائق على نطاق واسع-وعدم ذكر البرامج. المستثمرون يلتزمون لأن المردود يمكن أن يكون ضخمًا. توفر أجهزة الكمبيوتر الكم نموذجًا جديدًا تمامًا للحوسبة. على عكس جهاز الكمبيوتر التقليدي ، الذي يشفر المعلومات كإجراء ثنائي وأصفار ، يمثل الكمبيوتر الكمومي المعلومات كاحتمال واحد وصفر ، والمعروف باسم التراكب. التراكب هو مفهوم من ميكانيكا الكم: على سبيل المثال ، يمكن أن يوجد الإلكترون كتراكب ، أو احتمال ، لمواقع متعددة. يمكنك أيضًا التفكير في التراكب مثل عملة معدنية تقلب في الهواء. قبل أن تهبط ، لا يكون رؤوس أو ذيول ، ولكن في حالة تراكب كليهما. وبالمثل ، يمكن أن يمثل Qubit المعلومات كبعض احتمال كل من واحد والصفر. يصنع الباحثون Qubits المادية من مواد مختلفة – بالنسبة إلى Google و Amazon و IBM ، كل Qubit هي دائرة توصيل فائقة صغيرة ؛ تستخدم الشركات الناشئة البارزة الأيونات والذرات والفوتونات مثل Qubits. في هذه المرحلة ، ليس من الواضح ما هي المواد التي هي الأفضل. كل ما يطاعة رياضيات ميكانيكا الكم. وكذلك الجزيئات. لهذا السبب يتوقع الخبراء أنه يمكن تنفيذ تطبيق مفيد في وقت مبكر لأجهزة الكمبيوتر الكمومية محاكاة كيمياء دقيقة وسريعة، لاكتشاف مواد جديدة لبطاريات أفضل ، والمزيد من الأسمدة الصديقة للمناخ ، والأدوية الطبية الجديدة. حاليًا ، لمحاكاة ردود الفعل هذه ، يعتمد العلماء على أجهزة الكمبيوتر العملاقة ، والتي هي غير دقيقة وبطيئة. يمكن أن تسريع الكم يمكن أن تزيد الصناعات الأخرى ، كذلك. تقوم البنوك بالتحقيق في خوارزميات تحسين الكم تحسين التوقعات المالية. يمكن أن تجعل خوارزميات الكم خوارزميات AI أكثر كفاءة في الطاقة. يجب أن يكونوا أيضًا قادرين على كسر طرق التشفير الحالية ؛ لقد حفز التنبؤ البحث في أشكال أكثر قوة من التشفير. لكن أولاً ، يحتاج الباحثون إلى تقليل الأخطاء في الكمبيوتر الكمي بشكل عام وجعلها أكبر. وعندما تصبح أجهزة الكمبيوتر الكم مفيدة ، يجب ألا يتوقع المستهلكون العاديون كأجهزة شخصية. الخبراء حاليا تصور أجهزة الكمبيوتر الكمومية المستقبلية كرقاقة متخصصة في الحاسوب الخارق أو كما مركز بيانات. في كلتا الحالتين ، سيقوم المستخدمون بالوصول إلى الجهاز من خلال السحابة. من غير المحتمل أيضًا أن تكون أجهزة الكمبيوتر الكم مفيدة للمهام اليومية مثل معالجة النصوص أو تصفح الإنترنت. تطبيقاتها المقترحة متخصصة إلى حد كبير في المجالات الفنية مثل الأدوية والتمويل. لقد كان التقدم المحرز مشجعًا. كانت أول أجهزة الكمبيوتر الكمومية للملاحظة ، التي تم إنشاؤها في العقد الماضي ، تعاني من خطأ للغاية لتنفيذ خوارزميات مفيدة. في الآونة الأخيرة ، اكتشف الباحثون كيفية تصحيح أخطاء الحوسبة عن طريق ترميز وحدة واحدة من المعلومات في Qubits متعددة بدلا من واحدة. باستخدام هذا النهج ، جوجل و أمازون لقد أظهرت أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية الخاصة بها يمكنها تخزين المعلومات بشكل أكثر موثوقية دون أن تصبح الآلات أكثر عرضة للخطأ مع تقدمها. يمكن أن تمهد النتائج الطريق نحو أجهزة الكمبيوتر الكمومية الأكبر والمفيدة. ومع ذلك ، فإن قفزة للفيزيائيين هي بوصة إلى الأمام لبقية منا. قامت Google و Amazon الكمية “الذاكرة” بتخزين وحدة واحدة فقط من المعلومات الكمومية ، والمعروفة باسم Qubit المنطقية. سيحتاج كمبيوتر الكم المفيد إلى الآلاف ، وربما مليون مباني مادية ، تقابل المئات أو الآلاف من Qubits المنطقية. يحتاج الباحثون إلى تقليل عدد Qubits المادية لتشفير وحدة من المعلومات. في إعلان Amazon الأخير ، كانوا يحتاجون فقط إلى تسع Qubits المادية لكل وحدة من المعلومات ، مقارنة بـ 105 Qubits المادية التي تحتاجها Google. يقول مورييلو: “نحن بعيدًا عن النتائج والتغييرات والتغيير العالمي المتغيرة للعقل ، إنه توازن حساس للغاية. ولديه فرصة إما أن يشعر الأشخاص بالملل ، أو الإفراط في التعبير والغضب حقًا …”. بالنسبة للولايات المتحدة ، فإن المنافس الرئيسي هو الصين ، الذي سكب 15 مليار دولار من التمويل العام في الحوسبة الكمومية ، وفقا لمعهد ميراتور لدراسات الصين ، وهو مركز أبحاث مقره ألمانيا. كان النقد يتدفق في القطاع الخاص ، كذلك. ذكرت Crunchbase ذلك تلقت الحوسبة الكمومية 1.5 مليار دولار من تمويل المشروع في جميع أنحاء العالم في عام 2024، أعلى مستوى على الإطلاق مقارنة بالسجل السابق البالغ 963 مليون دولار في عام 2022. لكن بناء التكنولوجيا أمر صعب. يتعين على الباحثين إظهار التقدم لإبقاء مستثمريهم سعداء ، مع تخفيف توقعاتهم لإبقائهم صبورًا. إن القلق هو “فصل الشتاء الكمومي” المحتملة ، حيث يؤدي النمط المفرط إلى التوقعات المتضخمة وخيبة الأمل ، ويسحب المستثمرون التمويل. خضعت تنمية الذكاء الاصطناعى مثل عصور التبريد. صنع الباحثون أول chatbot من الذكاء الاصطناعي في الستينيات ، لكن الحقل كان متفائلاً بشكل مفرط بشأن سرعة التطوير. عندما لم يسلموا ، الممولين انسحب، مما يؤدي إلى “فصل الشتاء من الذكاء الاصطناعي” من أواخر الستينيات إلى منتصف التسعينيات. “يفضل الناس الحفاظ على الملف الشخصي المنخفض بما في ذلك أن يكون نوعًا من البرودة وجذابة بعض الشيء ، حتى يتمكنوا من الاستمرار في جني الفوائد ببطء”. “لكنني أعتقد أنه توازن حساس للغاية. لديها فرصة إما أن يشعر الأشخاص بالملل ، أو الإفراط في التعبير والغضب حقًا” عندما لا تقدم أجهزة الكمبيوتر الكم وفقًا لتوقعاتهم. لقد أدى القلق من فقدان ثقة الممولين إلى إغراء الفيزيائيين الحاليين على مطالبات Microsoft. أمضى فرولوف ، إلى جانب العديد من الباحثين الآخرين ، سنوات في استدعاء ما قال إنه كان تباينًا بين إعلانات Microsoft وبياناتهم التجريبية. يبدو أن المجتمع أكثر تقبلاً للانتقادات في الآونة الأخيرة ، كما يقول. هذا هو الآلام المتزايدة في بناء كمبيوتر الكم. تظل إمكاناتها مغرية ، لكن خط النهاية لا يزال بعيدًا. في غضون ذلك ، سيستمر الفيزيائيون في التقدم المتزايد – طالما استمرت الأموال في التدفق. (tagstotranslate) التكنولوجيا
المصدر
