هل نودع الكمبيوتر التقليدي ؟! ماهو الكمبيوتر الكمي , ببساطة

الكمبيوتر الكمى او الحوسبة الكمية Quantum Computing هو مفهوم يقصد به تطويع قوانين ميكانيكا وفيزياء الكم لحل مشكلات معقده تواجه الكمبيوتر التقليدي.

لماذا هناك حوجة لايجاد عتاد جديد ومعالجات جديدة؟ لان الكمبيوتر بشكله الحالي في افضل واسرع صوره المسمى سيوبر كمبيوتر Super computer تظل سرعته وامكانيات قاصرة و بطيئة في معالجة بعض المشكلات الكبيره جدا، اذن فاجهزه الكمبيوتر الكمية من زاوية عتاد تختلف اختلاف كبيرا عن الكمبيوتر التقليدي.


منذ فترة ليست بالقليلة واجهت مشكلات معقدة المهندسين ، حينها قاموا بتكوين وانشاء سيوبر كمبيوتر وهو عباره عن الاف المعالجات و معالجات الشاشات GPU لحل المشكلات، لكن بالرغم من ذلك ظلت عاجزة امام مشكلات جديده واكبر.
لماذا ياترى يفشل جهاز الكمبيوتر العادى في حل المشكله ببساطة لان المشكله غاية في التعقيد بمعنى ان المشكلة لديها مجموعه كبيرة من المتغيرات وتتواصل وترتبط هذه المتغيرات بطرق معقدة مما يصعب الوصول للحل.
اذن فمحاكات سلوكيات العناصر والمتغيرات من التعقيد والصعوبه بمكان ، فداخليا يبدو الموضوع وكان كل الكترون يتفاعل مع الكترون اخر بطريق مختلف ممايخلق مئات الطرق والاساليب للتواصل بين الالكترونات مما يزيد تعقيد المساله ويصعب محاكاتها.
فمثلا هل تعلم ان السيوبر كمبيوتر يعجز عن ايجاد مقعد مناسب لعشره اشخاص على العشاء شرط أن يقعد كل شخص مباشرة امام الاخر !!, مثال اخر عملية ايجاد المعامل الاولى لرقم كبير جدا !!!
اذن اذا اخدنا مثال كيميائى, السوبر كمبيوتر يمكن ان يكون مناسبا لمهام تتمثل فيه ترتيب قاعده بيانات كبيره من البروتينات المتتالية لكنه سيفشل او يتاخر جدا لايجاد العلاقات التي تحدد كيف تتعامل او كيف يكون اداء هذه البروتينات.
اجهزة السوبر كمبيوتر يمكن ان يجري عمليات لتكوين البروتين باستخدام اليات Brute Force المستخدمة في كسر كلمات المرور (اى عن طريق التجربة والتبديل) عن طريق إجراء كل المعالجات الموجودة للبحث عن كل الحلول الممكنة لتوصيل السلسلة الكيميائيه لإيجاد الحل لكن تسلسل البروتين يصبح اطول واكثر تعقيدا عندها يفشل , سلسله من 100 امينو است نظريا يمكن ان تكون اكثر من مليار طريقه لذلك لا يوجد كمبيوتر تقليدي يحمل هذا الكم من الذاكره لمعالجة هذه المشكلة !!
اذن ما الذي يشبهه الكمبيوتر الكمي ؟ الكمبيوتر الكمي عباره عن جهاز انيق صغير (مقارنة بالسيوبر كمبيوتر) ويستخدم طاقة اقل من التي تستخدمها السيوبر كمبيوتر فعتاد جهاز اي بي ام الكمي او المعالج ليس اكبر كثيرا من المعالج الموجود في اجهزه اللابتوب للكمبيوتر المحمول اما العتاد Hardware الكمي تقريبا بحجم السياره توجد داخل بيئة تبريد قاسية جدا للمحافظة على المعالجات، وعلى الاجهزة ففى الكمبيوتر التقليدي يتعامل بالبت Bit اما الكمبيوتر الكمي في استخدم الكيوبيت Qbit في اجراء جميع عملياته.
ما هو السوبر فلود Super Fluid
الكمبيوتر التقليدي يعتمد على مروحة التبريد في اداء عمله اما الكمبيوتر الكمي فيحتاج الى درجة حرارة منخفضة جدا حوالي مئات الدرجات تحت الصفر وللوصول الى هذا الهدف تستخدم الكمبيوتر الكمي ادوات تبريد عالية تسمى بالسوبر فلود لانشاء سيوبر كوندكتس Super Conducts الفائقه التوصيل.
اذن باختصار شديد الكمبيوتر الكمي هي اجهزة تستخدم الفيزياء الكمية لتخزين و اجراء العمليات مما يمكنها من الوصول لسرعة فائقة و اداء العمليات بدقه متناهية لا يصل اليها الكمبيوتر التقليدي
مثل اجهزه الكمبيوتر المحمول الهواتف التى تستخدم تستخدم نظام الbits اما 0 او 1 اما في الكمبيوتر الكمي الوحدة الاساسية في الذاكره تسمى كوانتم بت او كيوبت Qbit
هذا الكيوبت يصنع فيزيائيا من الالكترونات او من الفوتونات و يوجد في اكثر من هيئة او شكل يسمى هذا الكوانتم بالسيوبر بوزيشن Super position
ايضا 8 بيتس bits كافيه في الكمبيوتر التقليدي لتعبر او تخزن جميع الارقام بين 0 و 255 ايضا ثمانية كيوبس qbits كافية ايضا في الكمبيوتر الكمي لتخزين او لتعبر عن كل الارقام بين 0 و 255 بالاضافة الى ان مجموعة من المئات من ال Qbits تكفى للتخزين او تعبر عن كل الذرات الموجوده في الكون !!!!!
كيف ابدأ في البرمجة في عالم الكمبيوتر الكمى.؟
للتعامل والبرمجة في عالم الكمبيوتر الكمي يقتضى تعلم احد اللغات الخاصة به مثل لغة برمجة مفتوحة المصدر تسمى كيسكيت Qiskit وهي تعتمد علي بايثون Python, بالاضافة للغات اخرى مثل Q# و Cirq.

تعقيب : على مايبدو ان المستقبل القادم سيعتمد اعتماد كامل على الحوسبة الكمية , لذا على متخصصى المجال ايجاد موطىء قدم في هذه التقنية.

مصادر المعلومات :

https://www.ibm.com/quantum-computing/what-is-quantum-computing/

https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_computing#:~:text=Quantum%20computing%20is%20a%20type,and%20entanglement%2C%20to%20perform%20calculations.&text=Quantum%20computing%20began%20in%201980,model%20of%20the%20Turing%20machine.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

واحد × خمسة =

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.