قبل أربعة عقود، كانت فكرة الحوسبة الكمية مجرد تخمينات فيزيائية تنتمي إلى الخيال العلمي. اليوم، بفضل سلسلة من الاكتشافات في الفيزياء والهندسة، أصبحت هذه التكنولوجيا قريبة من التحول إلى واقع عملي يمكنه إحداث تغيير جذري في مجالات متنوعة مثل تطوير الأدوية، التنبؤات الاقتصادية، والذكاء الاصطناعي.
الحوسبة الكمية ليست مجرد تطوير للحواسيب التقليدية، بل هي نقلة نوعية تعتمد على مبادئ ميكانيكا الكم، مثل التراكب الكمي والتشابك الكمي، لتمكينها من معالجة كميات ضخمة من البيانات بشكل متوازٍ بدلاً من الطريقة التتابعية التقليدية.

ما الذي يميز الحوسبة الكمية؟
الحوسبة الكمية قادرة على تنفيذ مهام لا تستطيع الحواسيب التقليدية القيام بها. على سبيل المثال، أعلنت شركة "غوغل" أن معالجها الكمي الجديد، الذي أطلق عليه اسم "Willow"، تمكن من حل مشكلة رياضية معقدة في أقل من خمس دقائق، وهي مسألة كان يمكن أن تستغرق أقوى الحواسيب التقليدية مليارات السنين لحلها. يتميز معالج Willow أيضاً بقدرته على تقليل الأخطاء بشكل كبير مع زيادة عدد الكيوبتات، ما يعزز كفاءة النظام بشكل غير مسبوق.

الميزة الأساسية للحوسبة الكمية هي القدرة على معالجة جميع الاحتمالات الممكنة لمشكلة معينة في وقت واحد. هذا يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتطلب تحليل بيانات معقدة بشكل فائق، مثل:

• محاكاة سلوك الجزيئات لتسريع عملية تطوير الأدوية.
• تحسين النماذج الاقتصادية للتنبؤات المالية.
• حل مسائل الذكاء الاصطناعي المعقدة.

كيف تعمل الحواسيب الكمية؟
تعتمد الحوسبة الكمية على وحدة تسمى "الكيوبت"  Qubit، والتي تختلف عن "البت"  bit  في الحواسيب التقليدية. بينما يمكن لـ"البت" أن يكون إما 0 أو 1، يمكن لـ"الكيوبت" أن يكون 0 و1 في الوقت نفسه بفضل ظاهرة التراكب الكمي.
تستخدم الحواسيب الكمية هذه الخاصية إلى جانب التشابك الكمي، الذي يربط الكيوبتات معاً بطريقة تجعلها تعمل بتناغم كلي. هذا يتيح للجهاز إجراء عمليات حسابية متوازية بشكل لا يمكن للحواسيب التقليدية تحقيقه.

من يقود السباق في تطوير الحوسبة الكمية؟
الشركات الكبرى والحكومات دخلت في سباق محموم لتطوير الحواسيب الكمية:
• شركة D-Wave Quantum Inc الكندية: كانت أول من أطلق حاسوباً كمياً تجارياً في عام 2011.
•  "غوغل" من شركة "ألفابت": حققت "التفوق الكمي" بمعالجاتها مثل Sycamore وWillow، حيث يُعتبر الأخير إنجازاً تقنياً بفضل قدرته على تقليل الأخطاء بشكل أسيّ وتحقيق أداء مذهل.
•  "آي بي إم": تقدمت بإطلاق أنظمة كمية متقدمة مثل Eagle، ما جعلها من الرواد في هذا المجال.
• شركات ناشئة مثل Atom Computing وUniversal Quantum : تحقق إنجازات كبيرة مثل ربط أكثر من 1180 كيوبت بنجاح، وهو رقم قياسي عالمي.

أما على المستوى الحكومي، فإن الصين استثمرت 10 مليارات دولار في بناء مختبر وطني لعلوم الكم، بينما تواصل الولايات المتحدة دعم الشركات الناشئة والجامعات لتحقيق تقدم في هذا المجال.
التحديات التقنية
رغم التقدم المذهل، لا تزال الحوسبة الكمية تواجه تحديات كبيرة:
1. معدلات الخطأ العالية: الكيوبتات حساسة للغاية وتفقد حالتها الكمية بسهولة عند أي اضطراب.
2. التبريد الفائق: تتطلب الحواسيب الكمية درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق (أبرد من الفضاء الخارجي) لضمان استقرار الكيوبتات.
3. محدودية عدد الكيوبتات: رغم التقدم، لا تزال الأجهزة الحالية تعمل بعدد محدود من الكيوبتات، بينما تشير التقديرات إلى أن حاسوباً كمياً عملياً سيحتاج إلى ملايين الكيوبتات.

متى تصبح الحوسبة الكمية متاحة للجميع؟
في الوقت الحالي، تُستخدم الحوسبة الكمية بشكل تجريبي في الأوساط الأكاديمية والشركات الكبرى. على سبيل المثال، تتيح منصة IBM Quantum للباحثين الوصول إلى أنظمة كمية عبر السحابة لتطوير الخوارزميات الكمية واستكشاف إمكانيات التقنية.
يتوقع الخبراء أن يتم تطوير حواسيب كمية تجارية عالمية خلال العقد المقبل. ومع ذلك، فإن القوة الهائلة لهذه الأجهزة تثير قلقاً بشأن الأمن السيبراني، حيث يمكنها بسهولة فك أنظمة التشفير التقليدية. ولهذا، تستثمر الحكومات والشركات في تطوير تقنيات تشفير مقاومة للحوسبة الكمية.

الحوسبة الكمية ليست مجرد تطور تقني، إنها تحول جذري في طريقة تعاملنا مع البيانات والمشكلات المعقدة. ومع استمرار الابتكار في هذا المجال، يبدو أن المستقبل سيشهد تغيرات عميقة بفضل هذه التقنية الواعدة.