الحواسيب الكمية المفهوم و الا واقع

Jul. 22, 2016

إن مجرد التصدر لكتابة كلمات تتعرض لمثل هذا المستقبل القريب البعيد لهو تحدي كبير , فهو ككتابة كلمات توصيف إنتقال البشرية من ركوب الخيول و البغال لركوب طائرة موديل ( بوينج 747 ) . فالعقل البشري يسعي بجنون لتعقيد الحياه فالسؤال هنا هل نحن كبشر نصنع التعقيدات للمتعه أم هي متطلبات الحياه ومن يحدد متطلبات الحياه تلك فالامر نسبي

.

  دعونا نشرح بختصار الفرق بين الحاسوب العادي و الحاسوب الكمي الحاسوب العادي لدينا أصفار ووحدات مخزنين وفقا بالنتظام الثنائي و بالتلاعب بهم يمكننا اجراء مثلا العمليات الحسابية و القيمه 0 أو 1 هي عباره عن جزيئات تتحرك مثلا فى شكل دائري بتجاه الأعلي وحدات و إتجاه الأسفل أصفار , فبوجود جزيئات تتحرك يمكننا تخزين العديد من البيانات و إجراء العمليات المعقده .

لكن بالعالم الكمي قد تم إكتشاف أنه الإليكترونات تتحرك فعليا فى كل الإتجاهات بنفس الوقت وعند إجارء عملية قياس للإليكترون فوجد انه يدور بشكل أفقي و رئسي وفي أكثر من إتجاه بنفس الوقت قد يبدو هذا جنوني , فمدام ان الإليكترون قادر أن يدور فى اكثر من إتجاه بنفس الوقت فهو قار على إجراء أكثر من عمليات حسابية  فى الوقت ذاته, فالكمبيوتر الكمي مبني على مبداء  التلاعب بالجزيئات فهو خلال عملية حساب واحده يمكن له ان يعمل على تنفيذ أكثر من عملية حسابية أخري مختلفه .

لذلك يسعي الباحثون لإستغلال هذه الطبيعه للميكانيكه الكمية طبيعة ان الجزيئات تستطيع القيام بالعديد من العمليات المختلفه فى نفس الوقت . فعند قزف إليكترون بسرعه كبيره وعند إصتدامه بشيئ ما سيظهر في الجهة المقبله فهو قد مر من خلال ما يسمي بالنفق الكمي , من الطبيعي ان هذا امر غريب علينا نحن البشر حيث أننا لا نتصرف بشكل كمي , فتلك التصرفات الكمية طبيعية عند حدود الأبعاد الصغيرة . فقوانين الكمية تبعا للمنطق تنص انه عند تفاعل عدت جزيئات فى نفس الوقت فإن الروابط الميكانيكية التي تولد كل هذه الظواهر الغريبة تتلا شي عند أحد المراحل , لذا فإنه للحفاظ على حالة ميكانيكية بشكل دائم يمكننا استغلالها دون توقف فلابد من عزل النظام عن كل العوامل البيئية المحيطة لأنة عند التفاعل مع البيئة فإن حالة الميكانية الكمية ستتلاشي وهذه هي مشكلة الحاسوب الكمي لبتي نريد ابتكار لهذا المستقبل المجهري وجعله يتصرف بميكانيكية كمية مما يعني أنه علينا حظره عن التفاعلات بين جزيئاته نهيك عن العالم الخارجي وذلك للحافظ على خواصه بانه يعتمد على الميكانيكا الكمية .

نظرة سريعه على تاريخ الحواسيب الكمية ولما نريدها

لماذا الحواسيب الكمية ؟ سؤال يطرح نفسه ألم يكتفي الإنسان من كل هذا التقدم فقرر ان يذهب لبناء حواسيب كمية نعم لإننا نريد

  حواسيب أسرع      

   قدرة تخزينية أكبر      

معالجة البينات و التشفير بشكل اكثر تعقديا      

حواسيب أقوي      

إذا كانت تلك متطلباتك فمتي و أين بدائت القصة ؟ فى عام 1981 عام ولادتي 😀 بمختبر أرجوان الوطني وهو مختبر تابع لوزارة الطاقة الأمريكية فقد ظهرة الفكرة الحواسيب الكمية بعقل الفيزيائي paul benioff .  

Turing machine

paul benioff

قال انه سيطور ألة turing لتعمل مع بعض مبادئ الميكانيكا الكمية , وأله turing سميت أبسم Alan turing وتعتبر ألته نظرية عملها الأساسي هو نفس مبدا عمل حواسيبنا اليوم مبدا 0-1 .

Alan turing

لكن paul benioff قد طور ألة Alan turin بناء علي ميكانيكا الكمية وقال انه لا يوجد 0 أو 1 بل يوجد 0 أو 1 أو كلاهما وهذا هو أساس الميكانيكا الكمية القائلة أن الإلكترونات موجوده في عدد من الحلالات ( مكانية و قيمية ) في نفس الوقت . لكن في عام 1994 أعلن عالم الرياضيات   Peter Shorعن اكتشافه لخوارزمية بسيطه لتحليل الأرقام إلى مكوناتها الأولية بواسطة ألة حاسوبية تقوم على أساس فيزياء الكم , وبدأت الأبحاث من ذلك الحين تأخذ منحني أوصلنا إلى قدرات تخزينية هائلة وقدرات على تحليل البينات غير مسبوقه .

Peter Shor

كل ما سبق كان بداية لما سنقوله لأن الفيزياء الكمية تضع كل شيئ محط السؤال تغير كل حدث لديك عن العالم الطبيعي الذي تعودت أن تعيش به لإن الكمومية هي نظام غريب جدا للفزياء يمكن للأشياء أن تتواجد بجالة تراكم حيث أنه يمكن لها أن تكون متواجده بحالة شبحية , مثل التشابك الكمومي بمعني انه إذا كان هناك جسمان متشبكا كموميا فهم يبقينا مترابطا مع بعضهما بقوة حتي لو ابتعدا عن بعضهما بمسافة شاسعه . هنالك مفهوم الكون المتعدد بحيث انه يوجد أشخاص مثلك متواجدين بحالات مختلفة وكل منهم يمر بتجربة مختلفة ومسار حياه مختلف المفعول النفقي الكمي هو أنزلاق بين الأكوان و قد اعتقد الكثيرون ان هذا مرتبط مع الذرات و الفتونات و الإلكترونات لكن في الحقيقة أنها نظيرة عن علمنا لذا لو أردت أن تبني حاسوبا كميا عليك ان تدمج هذه الظواهر مع معالجة المعلومات .

جوجل وناسا و الحواسيب الكمومية .

http://www.nas.nasa.gov/quantum

لقد اجتمع جوجل وناسا لبناء أول حاسوب كمومي في العالم هذه الأله المصنوعة من قبل http://www.dwavesys.com سيتم تركيبها بمركز ناسا للبحث ولعلم هذا الحاسوب لابد من جعل معالجة في درجة أقل من درجة حرارة الكون بمرتين من الفضاء وهذا لان هذا المعالج هو حاسوب كمومي وهذا المعالج يستخدم ما يسمي بال Qbit وهي لا تاخذ القمية 0 او 1 بل تكون القيمتين في نفس الوقت وبذلك تحدث نقله نوعية من حيث المعالجة