الحواسيب الكمية

هي حواسيب تم بنائها ليتم الاستغلال من طبيعة فيزياء الكم. فيزياء الكم هو موضوع معقد جداً ويحتاج الى فصول من الكتابة ليتم تفسيره، وبسبب ذلك وايضاً كوني ليس بعالم فيزياء سأقوم بمشاركة معرفتي المتواضعة عن الموضوع في هذا المقال.

فيزياء الكم

• هو علم يهتم باصغر ما في الكون من ذرات وبروتونات والكترونات، فيزياء الكم تدرس طريقة تفاعل هذه الاجزاء مع بعضها البعض.
  أهم خصائص فيزياء الكم:

1. مبدأ الريبة.
2. تسرب الالكترون(Electron Tunneling).
3. حالة التشابك(Entanglement).

سأقوم بشرح كل واحد من هذه الخصائص.

مبدأ الريبة

لاحظ العالم هايزنبرج عندما قام بعمل تجربة الشقين الشهيرة أن عن تسليط الضوء عبر شقين ضيقين لاحظ أن الضوء لا ينقسم وإنما ويعبر عبر الشقين مكونناً خطاً افقيا على ورقة النتيجة وليس بنقطة واحدة. والعجيب ايضاً عندما قام بوضع أداة تستشعر من أين يعبر الضوء؛ الضوء قام بإتخاذ شق من الشقين ولم يكرر النتيجة الاولى. ومن هنا أتى مبدأ الربية وهو مبدأ ينص على أن عندما تقوم بمعرفة مكان الجزئ لا يمكنك معرفة طاقته، وعندما تريد معرفة طاقته لا يمكنك معرفة مكان الجزيء.

تسرب الإلكترون

هي حالة فيزيائية يقوم فيها الإلكترون بالتحرك عبر حواجز كانت من المفترض توقفه. هذه الحالة الفيزيائية هي سبب بطئ تطور المعالجات وأشباه الموصلات بشكلٍ عام. لان هذه الحالة تحدث عندما تقوم بالعمل على حواجز (ترانزستور Transistor) قريبة من حجم الذرة والذي يجعل من تسريع المعالجات وتصغيرها بمهمة شبه مستحيلة. بالتالي نرى تطبيقات في وقتنا الحالي بوضع أنوية منفصلة على قطع سيليكون مستقلة مثل ما تفعله شركة AMD.

حالة التشابك(Entanglement)

هي حالة فيزياء لطريقة تصرف جزيء معين في حين أن يكون في أكثر من مجال طاقة. مثلاً، العالم بوهر قام بتفسير هذه الظاهرة في أن الجزيئات داخل نظام واحد متشابك لا يأثر فيه المساحة أو الزمن فمعرفة صورة عمل الجزيئات صعبة.

طريقة عمل الحواسيب الكمية

الحواسيب الكمية مثل ماذكرت تقوم باستغلال الخصائص الفيزيائية. على سبيل المثال الحاسوب الكمي يعمل بتقنية البت الكمي.

• البت الكمي يعبر عن حالة 0 أو 1 مثل الحاسوب الكلاسيكي، ولكن أيضا قد يكون 0 و 1 معاً!
  تعود هذه الطبيعة لحالة التشابك في أن البت الكمي يشمل مجالي طاقة، وعندما تقوم بمعرفة أي مجال طاقة البت يشغل الآن يقوم البت باتخاذ مجال طاقة واحد إما 0 أو 1. لهذا مبرمجي الحواسيب الكمية يقومون بتصميم خوازميات تقوم بالعمل أولا والاستفادة من التوازي التي تقدمه فيزياء الكم ومن ثم القيام بفحص النتيجة النهائية

تطبيقات الحواسيب الكمية

بسبب قوة التوازي التي تقدمها الحواسب الكمية، يمكن لها أن تقوم بتسريع الكثير من العمليات منها:

1. كسر شفرات RSA.
2. تسريع ومساعدة الحواسيب الكلاسيكية في مهمات محددة.
3. تعلم الآلة
4. التعرف على الأنماط.
5. محاكاة الذرة.
6. محاكاة التركيبات الكيميائية مثل DNA.

• ملاحظة: تم إنشاء خوارزميات جديدة من الصعب للحاسوب الكمي من كسرها ولكن الأنترنت لم يتبناها بالكامل.

مشاكل الحواسيب الكمية

عصر الحواسيب الكمية على بعد سنوات عديدة من أن يكون في غرفة منزلك والسبب يعود:

1. أكبر حاسوب كمي يحتوي على 127 بت كمي من تطوير IBM، وهو رقم صغير لإنشاء مشاريع ذات قيمة عالية.
2. كثرة الأخطاء عند تنفيذ البرامج. أفضل درجة صحة في الحواسيب الكمية وصلت إلى 98% وهو ليس بجيد عندما تريد نتيجة موثوقة.
3. درجات التبريد التي يحتاجها الحاسوب الكمي تصل إلى 15 أجزاء من الصفر بمقياس كلفن أو سالب 273.135 درجة مئوية!

الخاتمة

أتمنى إن أكون قد شرحت مفهوم الحواسيب الكمية بشكل واضح وسهل. باﻹضافة الى انني سوف أتطرق في المواضيع القادمة لطريقة عمل برنامج بسيط باستخدام سحابة IBM لمعرفة تطوير الحواسيب الكمية. أتشرف أيضاً بمتابعتكم لي على تويتر 1 والإشراك على قناتي على اليوتيوب.

ما رأيكم في الحواسيب الكمية؟ هل انت متطلع لها؟

هذا الموضوع فائز بجائزة أسس للكتابة.

هذا الموضوع احد المواضيع الفائزة بجائزة أسس للكتابة, الجائزة الاولى في العالم العربي للتحفيز الكتابة عن البرمجيات الحرة.
تفاصيل اكثر عن الجائزة

جائزة أسس للكتابة | مجتمع أسس

جائزة أسس للكتابة هي جائزة لتحفيز الكتاب لكتابه مواضيع حول البرمجيات الحرة والمفتوحة, لاثراء المحتوى العربي عنها.تصل جوائز الجائزة الى أكثر من 1000 ريال سعودي(266 دولار امريكي)!

إعلان الفائزين بجائزة أسس للكتابة لشهر أكتوبر! | مجتمع أسس

مجتمع أسس هو أكبر مجتمع عربي مختص بإثراء المحتوى العربي في عدة مجالات أهمها البرمجيات الحرة والمفتوحة، مع عدة مبادرات كالمعجم التقني ومسابقة أسس لكتابة المحتوى.

Ahmed Al Balochi

+ مقالاتسيرة ذاتية

لم يكن هذا المؤلف إلى أي مزيد من المشاركات.