bool

يجيب عالم الوراثة الروسي على التحديات التي تواجه خطته لتكوين أطفال معدّلين للجينات هيئة الحشد الشعبي, سنكون درعا معي أي حكومة تصون الشعب العراقي سقوط 4 قذائف هاون على قاعدة بلد العسكرية ولم تسفر أي أصابت تذكر واشنطن تبدي استعدادها للمحادثات مع إيران وقتما تكون إيران مستعدة لذلك مجلس الوزراء يصوت على مشروع قانون الاستملاك العيني للأراضي والبساتين عبد المهدي خلال زيارته المتحف العراقي يكشف عن قرب استعادة 15 الف قطعة أثرية من الولايات المتحدة بمشاركة (١٢٠) شركة عربية واجنبية انطلاق فعاليات معرض ومؤتمر اعمار العراق على ارض معرض بغداد الدولي البرلمان يناقش مشروع تعديل قانون انتخابات مجالس المحافظات والاقضية ويرفع جلسته الى الخميس القادم المئات من اهالي ديالى يتظاهرون للمطالبة بتحسين الملف الامني ومعالجة بعض الخروقات الخزانة الأمريكية تفرض عقوبات على كيانات وافراد ذات صلة بالحكومة السورية

البحوث الكمومية الأساسية ستحول العلوم والصناعة إلى أفاق اخرى

حجم الخط: Decrease font Enlarge font
البحوث الكمومية الأساسية ستحول العلوم والصناعة إلى أفاق اخرى

 

يبدو وعد الحوسبة الكمومية بلا حدود - البحث الأسرع على الإنترنت ، تحليل البيانات المالية بسرعة البرق ، التنقلات الأقصر ، التنبؤ الأفضل بالطقس ، أدوية السرطان الأكثر فعالية ، المواد الجديدة الثورية ، والمزيد. لكننا لسنا هناك بعد. التركيز على معايير ضيقة ، مثل عدد البتات الكم ، أو البتات ، أحدث أجهزة الكمبيوتر لديها (وليس الكثير) ، يخلق لقطة قصر النظر للمشهد الفني واسعة. يتجاوز الهدف أجهزة الكمبيوتر الأسرع ليشمل الابتكارات المنتشرة على نطاق واسع عبر علوم المعلومات والمواد والتكنولوجيات الكمومية ، مثل مجسات الكم ، وهو مجال واسع بالفعل.

 

التركيز بشكل ضيق على الحوسبة لن يؤدي إلى تسريع وصول التفوق الكمومي - الوعد المثير للمستقبل عندما تتفوق أجهزة الكمبيوتر الكمومية على أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية في مهام حسابية ذات أهمية عملية. سيأتي ذلك فقط من خلال البحث والتطوير على نطاق واسع والذي يشمل ميكانيكا الكم الأساسية وعلوم المعلومات وعلوم المواد وعلوم الكمبيوتر وهندسة الكمبيوتر ، من بين مجالات أخرى.

 

أفضل نهج يضع العلم في المرتبة الأولى. إن حل المشكلات العلمية الأساسية في العلوم الكمومية بكل تعقيداته ، سيضع الأساس لمجموعة من التقنيات المستقبلية ويمكّن التقدم العلمي والصناعي التحويلي. ولا يخطئن أحد في أن هذه التقنيات ستكون محركات رئيسية للتقدم العلمي والاقتصاد وحتى الأمن القومي.

 

إن القول بأن الحوسبة الكمومية في مهدها أمر مبالغ فيه. لا يزال في الرحم. يقوم الحقل بفرز الأسئلة الأساسية حول بنيات وتقنيات إنشاء ومراقبة البتات. Qubits هي وحدات المعالجة الأساسية لأجهزة الكمبيوتر الكمومية ، وبغض النظر عن الطريقة المستخدمة في صنعها ، فإنها لا تزال لا تحتفظ "بكمياتها" لفترة طويلة بما يكفي لأداء مهام تتجاوز بكثير حسابات إثبات المفهوم.

 

يكمن التحدي في الغرابة الملازمة للفيزياء الكمومية نفسها ، التي حيرت أذهان أكثر العقول روعة في العالم لأكثر من 100 عام. تبقى الأسئلة الأساسية حول كيفية تصرف الجسيمات في المجال دون الذري - السلوك الذي يتيح الحوسبة الكمومية - بلا إجابة. الإجابات في نهاية المطاف سوف تملأ بقع فارغة كبيرة في فهمنا لأهم أعمال الكون.

 

وهذا أيضًا ما يجعل العلوم الكمومية مثيرة جدًا.

 

نظرًا لعدم وجود إجابات ، لا يزال العلماء يناقشون ما الذي يجعل الكم الكمومي للكمبيوتر. هل شروط التشابك والتراكب والتدخل جميعها ضرورية؟ توصف التشابك كعنصر أساسي ، لكن ذلك لم يثبت. يبدو لا غنى عنه في بعض الحالات ، ولكن ليس في حالات أخرى.

 

يحدث التشابك عندما لا يمكن وصف جزيئات متعددة إلا عن طريق حالة عالمية ، وليس حالة فردية. يشبه ذلك قراءة كتاب حيث لا يكون للصفحات الفردية أي معنى ، ولكن عندما تظهر المعلومات بمجرد قراءتها جميعًا. تكافح أجهزة الكمبيوتر العادية بقوة لتمثيل التشابك ، الذي يحد بشدة من قدرتها على محاكاة الأنظمة الكمومية ، مثل الأدوية الصيدلانية أو المواد فائقة التوصيل. هذا هو أحد أسباب حاجتنا لأجهزة الكمبيوتر الكمومية.

 

ينبع التراكب من ازدواجية موجة الجسيمات الخاصة بالجسيمات الأولية في عالم الكم ، مثل الإلكترونات والفوتونات والأيونات والذرات. كل منها عبارة عن دالة موجبة من الاحتمالات المتعلقة بالحالة التي يمكن ملاحظتها ، مثل الموضع أو الدوران أو الاستقطاب (بالنسبة للفوتون) أو الزخم الزاوي. يمكن للجسيم ، أو الكوبيت ، احتلال العديد من الحالات في وقت واحد. يمكن "قراءة" تلك الحالات إلى حد كبير مثل قراءة بت الحوسبة الكلاسيكية مثل 0 أو 1 ، ولكن هناك عددًا كبيرًا من القيم المحتملة التي تتوافق مع الاحتمالات المتزامنة لكون 0 أو 1. وتزيد هذه الخاصية من سرعة الحساب.

 

فك الارتباط ، عدو الحوسبة الكمومية ، يضرب عندما تنهار العوامل البيئية في الحالة الكمية. توصف بشكل فضفاض على أنها "ضوضاء" ، وتشمل هذه العوامل التشابك مع البيئة الخارجية أو الحرارة. يؤدي قياس قيمة الكوبت أيضًا إلى انهيار وظيفة الموجة ، ويجب إعداد الكبت مرة أخرى ، مثل الضغط على زر "مسح" على الآلة الحاسبة.

 

لأننا ما زلنا لا نفهم تمامًا كيف يعمل كل هذا ، ستظل الحوسبة الكمومية بعيدة المنال لأن العلم يتعمق في عالم الكم. العلم متجذر في النظرية ، التي يجب مراعاتها بعد ذلك من خلال التجربة ، والتي تنقح النظرية وتولد المزيد من التجارب. مع ترسيخ النتائج ، تظهر التطبيقات العملية في التكنولوجيا.

 

في الأبحاث الكمومية ، على سبيل المثال ، رأينا بالفعل أن هذا السيناريو يظهر في حالة نظرية الاستنساخ . تقول النظرية ، التي أعدها ووجيتش زوريك ، من مختبر لوس ألاموس الوطني ، وويليام ووترز ، سابقًا في كلية ويليامز ، في أوائل الثمانينيات من القرن الماضي ، إنه لا يمكن نسخ حالة كمية غير معروفة على وجه الدقة. في السنوات الأخيرة ، طورت Los Alamos جهاز توزيع مفتاح الكم استنادًا إلى هذا المبدأ لإنشاء اتصالات مقاومة للاختراق ، وهي خطوة رئيسية إلى الأمام في مجال الأمن السيبراني.

 

هذا مثال على كيف أن الأبحاث العلمية الأساسية تفرز التكنولوجيا في النهاية. يواصل Zurek عمله النظري في ميكانيكا الكم ، ويدرس حاليًا انهيار التماسك الكمومي لوقت الفضاء بالقرب من الثقب الأسود. لا يتصدى مثل هذا العمل في مجال العلوم البحتة لتحدي تقني ، لكنه قد يلقي يومًا ما الضوء على السبب الذي يجعل تشوه التداخل يشل الجسيمات التي تصنع البتات في أجهزة الكمبيوتر الكمومية.

 

أقرب إلى المنزل ، حتى أجهزة الكمبيوتر الكمومية المحدودة اليوم تعد مكانًا رائعًا لاختبار النظرية من خلال محاكاة الفيزياء الكمومية ، لأنها تحدد الظروف التي نرغب في دراستها بالضبط. هذه القدرة سوف تقدم الفيزياء في المناطق المتوقفة عن طريق الحوسبة الكلاسيكية وتساعد في الإجابة على أسئلة الفيزياء الأساسية.

 

لذلك ، على سبيل المثال ، يسعى أحد المشاريع في لوس ألاموس باستخدام كمبيوتر كمومي قائم على السحابة ، متاح للجمهور إلى ملاحظة كيف ينبثق السلوك الكلاسيكي - الحتمية الموثوقة التي نلاحظها في عالمنا اليومي - من الاحتمالات الكمية. يبقى الانتقال الكمومي أحد الألغاز العظيمة التي لم تحل بعد في العلوم. لها تأثير مباشر على سبب فقدان أجهزة الكمبيوتر الكمومية للتماسك وكيف يمكننا إنشاء وحدات بت دائمة تحافظ على التماسك لفترة كافية لإجراء العمليات الحسابية الممتدة ، مما يمهد الطريق لأجهزة الكمبيوتر الكمومية واسعة النطاق.

 

من ناحية أخرى ، يعد البحث في المواد الكمومية أمرًا حيويًا لتطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية القوية ومجموعة من التقنيات الأخرى. الهدف الأساسي عبر اللوحة هو إنشاء حالات كمية خاصة يمكن التحكم فيها يمكننا التعامل معها. يتطلب عزل الكيبيتات من بيئتها لمنع التشابك غير المرغوب فيه.

 

تعتمد البنى المختلفة التي يتم استكشافها من أجل الحوسبة الكمومية على طرق مختلفة لإنشاء البتات. تستخدم بعض أجهزة الكمبيوتر حالات الأيونات المحاصرة فائقة البرودة ، بينما تستخدم حواسيب أخرى حلقات فائقة التوصيل. بحث جديد هو استكشاف البتات في العيوب ، أو الفراغات ، على سطح المواد الصلبة ، مثل بلورات الماس أو أشباه الموصلات ذرية رقيقة. يسعى العمل إلى وضع هذه العيوب بدقة عند الحاجة إليها ، مما يوفر طريقًا نحو الحالات الكمومية القابلة للتحكم ، والبتات القوية ، ودارات الببتات في المواد الصلبة عند درجة حرارة الغرفة - وهو هدف صعب ولكنه قابل للتحقيق على ما يبدو.

 

تستغل الأبحاث الأخرى التراكب لإنشاء مستشعرات "غير ذرية" (مقابل إلكترونية) تكتشف بدقة الدوران والتسارع والحقول الكهرومغناطيسية وما شابه ذلك. والخطوة التالية هي استغلال التشابك. ثم يحتاج الجسيم إلى ضرب ذرة واحدة فقط من الكاشف لطي التراكب - وانقر! سجل القياس. الأبحاث ذات الصلة لديها أدلة "مرسومة" لموجة المادة تعمل مثل دوائر الألياف الضوئية ولكنها أكثر حساسية بكثير. يمكن استخدامها لإنشاء جيروسكوب "غير أوتوماتيكي" ، والذي قد يمكّن الملاحة يومًا ما بشكل مستقل عن أنظمة GPS.

 

بينما تمضي النظرية والبحث الأساسي إلى الأمام ، ويمضي عمالقة التكنولوجيا في استكشاف البنية الأساسية لأجهزة الكمبيوتر الكمومية ، فإن مفتاح استخراج إمكاناتها الكاملة سيكون الخوارزميات ، ومجموعة التعليمات التي تخبر الكمبيوتر بما يجب القيام به. يجب عليهم استغلال الميزات الفريدة لأجهزة الكمبيوتر الكمومية دون الخضوع إلى مصائد النمر الكامنة في العالم الكمومي. على الرغم من أن الأدلة توحي بشدة ، إلا أننا لا نعرف بعد فئات الخوارزميات التي يمكن تمكينها بشكل فريد عن طريق الحوسبة الكمومية.

 

في العمل النموذجي للتآزر بين نظرية الكم ، علم المعلومات الكمومية ، والحوسبة ، قام العلماء في جامعة لوس ألاموس بتكييف الخوارزميات من فيزياء المادة المختصرة إلى هدف جديد: اكتشاف وتطوير خوارزميات قوية لأجهزة الكمبيوتر الكمومية الصاخبة والمشكوكة والمتاحة اليوم. تنطبق البحوث ذات الصلة على تعلم الآلة الكمومية ، وهي استراتيجية غريبة حيث يتعلم الكمبيوتر الكمومي نفسه تكييف خوارزمياته الخاصة ، لإجراء حسابات دقيقة على الرغم من ضجيجها.

 

تحصل الحوسبة الكمومية على نصيب الأسد من اهتمام وسائل الإعلام بسبب الادعاءات الباهظة بإمكاناتها: ستجعل أنظمة الأمن السيبراني الحالية بالية ، وستقوم بمعالجة تيارات هائلة من البيانات في غمضة عين ، وسوف تمكن الذكاء الاصطناعي من تجاوز الذكاء البشري. قد يتحقق بعض ذلك ، والبعض الآخر قد لا يتحقق. فقط الالتزام الثابت بأبحاث الكم واسعة النطاق سوف يخبرنا بذلك. في أي حال ، سوف يؤدي هذا البحث إلى رؤى غير متوقعة ، وحلول جديدة للتحديات القديمة ، وفوائد مفاجئة للقدرة التنافسية الاقتصادية الوطنية ، والأمن القومي ، والحياة اليومية

المزيد من علوم وتكنولوجيا

Add to your del.icio.us Digg this story StumbleUpon Twitter Twitter Post on Facebook :شارك على

كلماته الدلالية:

لا توجد كلمات دلالية لهذا المقال
  • إرسل إلى صديق إرسل إلى صديق
  • نسخة صالحة للطباعة نسخة صالحة للطباعة
  • نسخة نصية نسخة نصية

إكتب تعليق

  • عريض
  • مائل
  • خط بالأسفل
  • إقتباس

الرجاء إدخال الرمز الذي يظهر في الصورة:

Captcha