تدخل الحوسبة الكمومية في العمل

إن الأبحاث الكمومية اليوم تعني الأعمال التجارية الكبيرة. ما كان يُنظر إليه ذات يوم على أنه فضول علمي، تعد الحوسبة الكمومية الآن بتحويل العديد من جوانب الحياة اليومية من الأمن السيبراني إلى تطوير الأدوية والتنبؤ بالطقس. في السنوات الأخيرة، بدأ العمل في مجال الحوسبة الكمومية بالانتقال من الجامعات إلى مختبرات أبحاث الشركات، مع دخول الشركات الكبيرة متعددة الجنسيات، فضلاً عن الشركات الناشئة وأصحاب رؤوس الأموال الاستثمارية، السباق لتسويق التقنيات الكمومية. ولكن على الرغم من كل إعلانات التمويل القياسية والضجيج، يحذر البعض من أن هذا يعزز "فقاعة كمية" قد تنفجر قريبا. 

إن قلب وروح الكمبيوتر الكمومي عبارة عن بتات كمية، أو كيوبتات. وهي تختلف عن البتات الحاسوبية القياسية، والتي يمكن أن تكون إما 0 أو 1. ومن ناحية أخرى، يمكن أن تكون البتات الكمومية كلاهما. إن استخدام هذه الميزة للمشكلات الحسابية المعقدة يعني أنه قد يكون من الممكن حساب الحلول بشكل أسرع بكثير من أسرع أجهزة الكمبيوتر اليوم عن طريق توسيع نطاق الحوسبة للحساب باستخدام العديد من الكيوبتات، مما يؤدي إلى زيادة هائلة في قوة الحوسبة. يمكن تصنيع البتات الكمومية من منصات أجهزة مختلفة، مثل البتات الكمومية فائقة التوصيل أو الأيونات المحاصرة. الطرق الأخرى القادمة هي المعالجات الكمومية الضوئية التي تستخدم الضوء بدلاً من ذلك.

يقول الخبراء إن "الميزة الكمية" الحقيقية لا يمكن توقعها إلا عندما تعمل أجهزة الكمبيوتر الكمومية بمليون كيوبت. ومع أن الرقم القياسي الحالي لا يزال أقل من 100 كيوبت، فلا يزال أمامنا طريق طويل لنقطعه. لكن ما يعيق التقدم في الغالب هو عدم ترابط الكيوبتات نفسها. لتجنب ذلك، يجب عادةً تشغيلها عند درجة حرارة قريبة من 0 درجة مئوية ومحمية عن بعضها البعض وعن البيئة. ومع ذلك، من الناحية العلمية، لا يوجد شيء يمنع إنشاء أجهزة كمبيوتر كمومية واسعة النطاق، ولكن هناك بعض المشاكل الهندسية الصعبة التي يجب حلها. 

ويتم مواجهة بعض هذه التحديات من خلال برامج حكومية ضخمة. وفي الولايات المتحدة، تستثمر الحكومة 1.2 مليار دولار في برنامجها برنامج مبادرة الكم الوطنية الذي يستهدف كلاً من الأوساط الأكاديمية والقطاع الخاص، في حين تقترب حكومة المملكة المتحدة من نهاية برنامجها المالي الذي تبلغ مدته 10 سنوات بقيمة مليار جنيه إسترليني. البرنامج الوطني لتكنولوجيا الكموالتي بدأت في عام 2013. وفي الوقت نفسه، ضخت هولندا 615 مليون يورو العام الماضي إلى المنظمة الجامعة. دلتا الكم NL لتعزيز تطوير تقنيات الكم. لكن كل هذا يقف في ظل التمويل الصيني المقدر بعشرة مليارات دولار لبرنامجها الوطني. 

من التكنولوجيا الكبيرة إلى التكنولوجيا الصغيرة

يهيمن عمالقة التكنولوجيا حاليًا على الحوسبة الكمومية مثل IBM، وAmazon، وHewlett Packard، وHoneywell، وGoogle، وMicrosoft، حيث يستثمر بعضهم بكثافة في المبادرات الكمومية. تمتلك Google معالجًا كميًا بسعة 53 كيلوبتًا يسمى Sycamore، بينما كشفت شركة IBM عن خططها لإنتاج شريحة بسعة 433 كيلوبت في وقت لاحق من هذا العام وشريحة بسعة 1121 كيلوبت في عام 2023. وقد تم بالفعل توفير أجهزة IBM الكمومية للاستخدام من قبل أكثر من 200,000 عميل عبر خدمة قائمة على السحابة.

وفي الواقع، فإن العديد من الشركات الكبرى تستكشف التطبيقات الكمومية. يقوم بنك جولدمان ساكس بتطوير خوارزميات التحسين الكمي لتسعير الأصول بناءً على المخاطر الكامنة المرتبطة، على سبيل المثال، بالخيارات أو الأسهم المختلفة. وتقول إن العمليات المالية يمكن أن تستفيد بالفعل من أجهزة الكمبيوتر الكمومية في السنوات الخمس المقبلة. وفي الوقت نفسه، تدرس شركة دايملر لصناعة السيارات كيف يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكمومية محاكاة مواد جديدة لتطوير بطاريات سيارات ذات أداء أعلى ومنخفضة التكلفة. وأعلن بنك HSBC في أبريل الماضي عن شراكة مع شركة IBM لدراسة إمكانات الحوسبة الكمومية في مجال الخدمات المصرفية.

ولا يقتصر الأمر على اللاعبين الكبار الموجودين في اللعبة. لقد ظل عدد الشركات الناشئة القائمة على الكم في ارتفاع منذ عدة سنوات، حيث بلغ عددها 265 شركة وفقًا لأحدث تقدير من تقرير الحوسبة الكمومية. والبعض يخطو خطوات كبيرة إلى الأمام. أطلقت شركة ColdQuanta الناشئة، ومقرها الولايات المتحدة، معالجًا بسعة 100 كيوبت يعتمد على الذرات الباردة هذا العام، وتأمل في ترقيته إلى 1000 كيوبت في السنوات الثلاث المقبلة. وكانت شركة أمريكية أخرى ــ أيون كيو ــ أول شركة كمومية ناشئة بدأت التداول علناً في بورصة نيويورك للأوراق المالية في العام الماضي، الأمر الذي سمح لها بجمع ما يزيد على 600 مليون دولار من التمويل الاستثماري. هناك صفقة مهمة أخرى تتضمن شركة PsiQuantum، التي حصلت على مبلغ 450 مليون دولار هذا العام، بناءً على وعدها ببناء حاسوب كمي فوتوني واسع النطاق بحلول عام 2025. 

ونظرًا لوجود أساس علمي متين يدعم إمكانات تكنولوجيا الكم، فإن السؤال ليس ما إذا كان ذلك سيحدث، بل متى؟

فريك هيجمان

تجتذب الشركات الناشئة القائمة على الكم أيضًا اهتمام أصحاب رؤوس الأموال الاستثمارية. وهذا أمر غير بديهي إلى حد ما، حيث يراهن أصحاب رأس المال الاستثماري عادة على "الخيول الآمنة"، وهذا ليس هو الحال مع المنتجات التجارية التي من المتوقع أن تصل إلى السوق بعد عقد من الزمن أو نحو ذلك من الآن. ومع ذلك، وفقا لشركة ماكينزي الاستشارية، يشكل رأس المال الاستثماري وغيره من رؤوس الأموال الخاصة الآن أكثر من 70٪ من استثمارات التكنولوجيا الكمومية. وبينما تم استثمار 93.5 مليون دولار فقط في عام 2015، ارتفع هذا الرقم في عام 2021 إلى مبلغ مذهل قدره 3.2 مليار دولار. 

وتكمن خطورة كل هذه الاستثمارات في أنها تؤدي إلى فقاعة، لكنها لا تثير قلق البعض، على الأقل في الوقت الراهن. يقول دوج فينكي، الذي يدير المشروع: "لا أعتقد أنه سيكون هناك انهيار عام في الاستثمار، لأنه في السنوات القليلة المقبلة سنشهد الإعلان عن نجاحات، ومؤسسات تستخدم الحوسبة الكمومية للتطبيقات التجارية أو العلمية في العالم الحقيقي". تقرير الحوسبة الكمومية. 

يضيف فريك هيجمان، مدير تطوير النظام البيئي في Quantum Delta NL، أن القليل من الضجيج ليس سيئًا بالضرورة لأنه سيساعد في تحفيز الناس على الدخول في التقنيات الكمومية. وتضيف قائلة: "نظرًا لوجود أساس علمي متين يدعم إمكانات التكنولوجيا الكمومية، فإن السؤال ليس ما إذا كان ذلك سيحدث، بل متى".