By ساندرا هيلسيل تم النشر في 21 سبتمبر 2022
ملخصات أخبار الكم في 21 سبتمبر يبدأ بأخبار من Zapata Computing وجامعة هال حول تعاونهما في استكشاف الفضاء الجاهز الكمي يليه مركز جامعة نيويورك لفيزياء المعلومات الكمومية وشريك IBM Quantum لتدريب خريجي جامعة نيويورك والطلاب الجامعيين في فيزياء المعلومات الكمومية. ثالثًا، مناقشة Bitcoin مقابل أجهزة الكمبيوتر الكمومية: تحذر CISA من أن التشفير المعاصر قد ينكسر والمزيد.
*****
تواصل شركة Zapata Computing وجامعة هال التعاون في مجال استكشاف الفضاء الكمي الجاهز
أعلنت شركة Zapata Computing أنها حققت تقدمًا كبيرًا في مهمتها لجعل جامعة هال جاهزة الكم لاستكشاف الفضاء في المستقبل. ملخصات أخبار الكم تلخص الإعلان أدناه.
بعد مرور عام على التعاون، شهد كلا الفريقين تقدمًا كافيًا لتوسيع خططهما لتوسيع البحث عن مؤشرات الحياة في الفضاء السحيق.
قام زاباتا وجامعة هال معًا بتطوير تقنيات جديدة لاستقراء بيانات ذات معنى من الأجهزة الكمومية الصاخبة واستخدموها لحساب طيف الاهتزاز للهيدروجين للحصول على نتائج قابلة للمقارنة مع أحدث عمليات المحاكاة الكلاسيكية، مثل وكذلك النتائج التجريبية. ويمكن بالفعل استخدام النتائج التي تم الحصول عليها باستخدام هذه التقنيات الكمومية الجديدة للكشف عن الهيدروجين الجزيئي في الفضاء.
يرجع جزء كبير من التقدم إلى نجاح جامعة هال في نقل قدرات الحوسبة الكبيرة من أجهزة الكمبيوتر التقليدية إلى أجهزة الكمبيوتر الكمومية. الحوسبة الكبيرة هو المصطلح الذي أطلقه زاباتا على فئة السوق لموارد الحوسبة غير المتجانسة والموزعة اللازمة لمعالجة المشاكل الحسابية الأكثر تعقيدًا التي تواجهها المؤسسات وغيرها من المؤسسات المتقدمة تقنيًا. إنه يعتمد على الثورات التقنية السابقة مثل البيانات الضخمة والذكاء الاصطناعي ويستفيد من مجموعة واسعة من الموارد التقليدية (على سبيل المثال، GPU وTPU وCPU) وعالية الأداء (HPC) وموارد الحوسبة الكمومية (على سبيل المثال، أجهزة الكمبيوتر المستوحاة من الكم، وأجهزة NISQ، وأجهزة الخطأ - الحواسيب الكمومية المتسامحة).
وقال الدكتور ديفيد بينوا، كبير المحاضرين في الفيزياء الجزيئية والكيمياء الفلكية بجامعة هال: "إن حجم ما نحاول تحقيقه اليوم أمر مروع". "هناك أكثر من 16,000 جزيء مختلف يدل على الحياة نبحث عنها في الفضاء، ولكن يمكننا زيادة بحثنا بشكل كبير باستخدام أجهزة الكمبيوتر الكمومية عندما تصبح أكثر قوة في المستقبل. وسنحتاج إلى تلك القوة. نحن لا نبحث عن إبرة في كومة قش هنا. سيكون ذلك سهلا. وهذا الجهد أشبه بالبحث عن ذرة غبار في أحد المستودعات من خلال القشة.
*****
مركز جامعة نيويورك لفيزياء المعلومات الكمومية وشركة IBM Quantum يتعاونان لتدريب خريجي جامعة نيويورك والطلبة الجامعيين في فيزياء المعلومات الكمومية
أنشأ مركز فيزياء المعلومات الكمومية التابع لجامعة نيويورك وشركة IBM Quantum، الذراع البحثي لشركة التكنولوجيا، شراكة لتدريب الطلاب الجامعيين والخريجين بجامعة نيويورك في فيزياء المعلومات الكمومية.
ستقوم شركة IBM Quantum بتعيين باحثين من طلاب المرحلة الجامعية والدراسات العليا في مركز جامعة نيويورك لفيزياء المعلومات الكمومية كمتدربين مدفوعي الأجر في الشركة برنامج التدريب الصيفي. سيقضي الطلاب الذين يشاركون في البرنامج الصيف في إجراء بحث مشترك في فيزياء المعلومات الكمومية في كل من IBM وجامعة نيويورك.
تقول أوليفيا لينز، الباحثة في شركة IBM Quantum ومديرة التعليم في أمريكا الشمالية، "إن الحوسبة الكمومية لديها القدرة على حل المشكلات القيمة التي يصعب حلها بالنسبة للحوسبة الكلاسيكية". "والمجال أقرب بكثير إلى تحقيق هذه الإمكانات مما أعتقد أن معظم الناس يفهمونه. عندما يكون لديك تقنية تنضج بنفس سرعة نضج الكم، فأنت بحاجة إلى هذا النوع من الشراكات بين الصناعة والأكاديمية لبناء قوة عاملة قادرة على استخدام هذه التكنولوجيا بفعالية. لقد كانت جامعة نيويورك منذ فترة طويلة مساهما هائلا في علم المعلومات الكمومية. والآن، بعد إطلاق مركز فيزياء المعلومات الكمومية، يسعدنا القيام بدورنا لنقل طلابهم الباحثين إلى المستوى التالي.
*****
مخطط جديد لتصحيح الأخطاء الكمومية
الدكتورة سانجكا بورا، باحثة ما بعد الدكتوراه في وحدة الآلات الكمومية بقيادة البروفيسور جيسون تواملي في معهد أوكيناوا للعلوم والتكنولوجيا (OIST) والمتعاونين معهم في كلية ترينيتي في دبلن، أيرلندا، وجامعة كوينزلاند في بريسبان، أستراليا، اقترحت تقنية جديدة لتصحيح الخطأ الكمي (QEC). ملخصات أخبار الكم ملخصة أدناه.
"إذا تمكنا من معرفة كيفية إجراء QEC بدقة، فقد يكون لدينا أجهزة كمبيوتر كمومية قابلة للاستخدام قريبًا جدًا."
يتضمن تحقيق QEC إنشاء مجموعة من الكيوبتات المتعددة باستخدام خاصية ميكانيكية الكم تسمى التشابك. لاكتشاف الأخطاء التي تحدث في الكيوبتات، يجب أن يطبق مخطط QEC سلسلة من القياسات المعروفة باسم قياسات المتلازمة. تقوم هذه القياسات بتقييم ما إذا كان أقرب اثنين من البتات الكمومية المتجاورة يتم محاذاة في نفس الاتجاه أم لا. تسمى نتائج هذه القياسات بالمتلازمات، وبناءً عليها يمكن اكتشاف الخطأ في الكيوبتات وتصحيحه لاحقًا.
عادةً ما تكون مخططات QEC شائعة الاستخدام بطيئة، وتؤدي أيضًا إلى فقدان سريع للمعلومات المخزنة في الكيوبتات بسبب الأخطاء التي تفشل في اكتشافها وتصحيحها في الوقت الفعلي. استخدم الدكتور بورا وزملاؤه أسلوبًا يسمى القياس المستمر. ويمكن إجراء مثل هذه القياسات بسرعة أكبر بكثير من القياسات الإسقاطية التقليدية وبطريقة عالية الكفاءة في استخدام الموارد. لقد طوروا مخطط QEC يسمى مخطط المقدر القائم على القياس للكم المستمر خطأ التصحيح (MBE-CQEC)، والذي يمكنه اكتشاف الأخطاء وتصحيحها بسرعة وكفاءة من قياسات المتلازمة الجزئية الصاخبة. لقد أنشأوا حاسوبًا كلاسيكيًا قويًا ليكون بمثابة وحدة تحكم خارجية (أو مقدر) تقدر الأخطاء في النظام الكمي، وتقوم بتصفية التشويش بشكل مثالي، وتطبق التغذية الراجعة لتصحيحها.
تم نشر الجهد الكامل مؤخرًا في أبحاث المراجعة البدنية.
*****
Bitcoin مقابل أجهزة الكمبيوتر الكمومية: تحذر CISA من أن التشفير المعاصر قد ينكسر
يمكن كسر العملات المشفرة التي تستفيد من تقنيات التشفير المعاصرة بواسطة أجهزة الكمبيوتر الكمومية يومًا ما ، جنبًا إلى جنب مع الاتصالات الرقمية الأخرى مثل البريد الإلكتروني وخدمات المراسلة والخدمات المصرفية عبر الإنترنت. هذا وفقًا لآخر تقرير CISA نشرت في نهاية أغسطس. تلخص ملخصات أخبار الكم المناقشة الأخيرة التي أجراها جيمي ريدمان، قائد الأخبار لموقع Bitcoin.com حول الإصدار الأخير الذي أصدرته حكومة الولايات المتحدة للتحذير الكمي من CISA ومعناه بالنسبة لمجتمع العملات المشفرة. انقر هنا لقراءة مقال ريدمان الشامل حول البيتكوين.
تؤكد وكالة الأمن السيبراني وأمن البنية التحتية (CISA) التابعة للحكومة الأمريكية في تقريرها على أن الانتقال إلى التشفير ما بعد الكمي ضروري. "لا تنتظر حتى يتم استخدام أجهزة الكمبيوتر الكمومية من قبل خصومنا للتحرك،" تفاصيل تقرير CISA. "ستضمن الاستعدادات المبكرة الانتقال السلس إلى معيار التشفير ما بعد الكمي بمجرد توفره."
يعتقد الكثير من الناس أن تحذيرات الحكومة والإنجازات التكنولوجية الكمومية الأخيرة التي حققتها شركات هانيويل وجوجل ومايكروسوفت وغيرها، هي الحوافز التي يحتاجها الناس لتبني التشفير ما بعد الكمي.
تستخدم أجهزة الكمبيوتر الكمومية الفيزياء المعقدة من أجل حساب المعادلات القوية المتعلقة بأنظمة التشفير والرياضيات المعاصرة. منذ عام 1998، تحسنت أجهزة الكمبيوتر الكمومية الفائقة 14 كيوبت من أيونات الكالسيوم متشابكة في عام 2011، وجد 16 كيوبت فائقة التوصيل في 2018، و 18 كيوبت متشابك في عام 2018. تقول CISA أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية ستخلق فرصًا جديدة ، لكن التكنولوجيا تؤدي أيضًا إلى عواقب سلبية من حيث أمان التشفير.
يفصل تقرير CISA "الدول القومية والشركات الخاصة تسعى بنشاط لإمكانيات أجهزة الكمبيوتر الكمومية". "الحوسبة الكمومية تفتح إمكانيات جديدة ومثيرة ؛ ومع ذلك ، فإن عواقب هذه التقنية الجديدة تشمل تهديدات لمعايير التشفير الحالية ".
العديد من المقالات والتقارير البحثية و العناوين الرئيسية يدعي الحوسبة الكمومية إرادة كسر أي تشفير معاصر وحتى توقع الاختناقات المرورية والحوادث قبل حدوثها بوقت طويل. ومع ذلك ، قال مؤيدو البيتكوين في مناسبات مختلفة أن تشفير SHA256 الذي استخدمه إنشاء ساتوشي هو عدو هائل ضد عالم ما بعد الكم.
*****
ساندرا ك.هيلسيل ، دكتوراه. تقوم بالبحث وإعداد التقارير حول التقنيات الرائدة منذ عام 1990. وهي حاصلة على درجة الدكتوراه. من جامعة أريزونا.
