الصين تصنع حاسوبا كميا يعالج مشكلات تتطلب 6 مليارات سنة في ثوان

الصين تحقق طفرة جديدة في الحوسبة الكمومية مع معالج “زوتشونجزي-3”

في خطوة جديدة تعزز من تقدم الصين في مجال الحوسبة الكمومية، أعلن فريق من الباحثين في جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين عن تطوير معالج كمومي جديد يحمل اسم “زوتشونجزي-3″، والذي يعدّ إنجازًا علميًا بارزًا في مجال التفوق الكمومي.

يتكون معالج “زوتشونجزي-3” من 105 كيوبتات، مما يجعله من بين المعالجات الكمومية الأكثر تقدمًا في العالم حتى الآن. يتميز المعالج بسرعته الفائقة، حيث تصل سرعته إلى كوادريليون (10¹⁵) مرة أسرع من أقوى الحواسيب الفائقة الحالية، وأسرع بمليون مرة من أحدث النتائج التي أعلنت عنها شركة غوغل.

ويُعد هذا التطور استكمالًا لسلسلة النجاحات التي حققها الفريق الصيني في مجال الحوسبة الكمومية، بدءًا من معالجي “زوتشونجزي-1” و”زوتشونجزي-2″، وصولًا إلى هذا الإنجاز الجديد الذي يفتح آفاقًا واسعة لمستقبل الحوسبة الكمومية.

وفي تصريحات خاصة لـ”نيوز عربي”، أكدت أسماء علي، الباحثة في قسم الفيزياء النظرية والمتخصصة في الحوسبة والمعلوماتية الكمومية بكلية العلوم في جامعة المنصورة المصرية، أن هذا التطور لا يمثل مجرد قفزة تقنية، بل هو تحول جذري في فهمنا لقدرات الطبيعة واستخدامها في إعادة تعريف الممكن في مجالات مثل المعلوماتية الكمومية والذكاء الاصطناعي والتكنولوجيا بشكل عام. وأضافت: “ما نراه اليوم هو بداية مرحلة جديدة من التطور في الحضارة البشرية”.

حوسبة كمومية: تقدم جديد في مجال التفوق الكمومي مع معالج “زوتشونجزي-3”

لتوضيح فكرة الحوسبة الكمومية، يمكننا تخيل أن التفكير في الحواسيب التقليدية يشبه الإنسان الذي يفكر باستخدام “بتات” إما 0 أو 1. وهذا يعني أن العمليات الحسابية تتم بترتيب يتطلب فواصل زمنية بين كل عملية وأخرى، حيث يجرب الكمبيوتر كل الاحتمالات واحدة تلو الأخرى. في المقابل، يعتمد الحاسوب الكمومي على “البتات الكمية” أو الكيوبتات التي يمكن أن تكون 0 و 1 في نفس الوقت، مما يسمح له بإجراء عدد كبير من العمليات في آن واحد، مما يتيح له تجربة كافة الاحتمالات لحل المسائل في نفس الوقت.

تخيل أن البت التقليدي يعمل كمفتاح كهرباء: إما “مفتوح” أو “مغلق”. أما الكيوبت، فيُشبه مفتاحًا سحريًا يمكن أن يكون “مفتوحًا” و”مغلقًا” في ذات الوقت.

وفي هذا السياق، توضح أسماء علي، الباحثة في قسم الفيزياء النظرية والمتخصصة في الحوسبة الكمومية بجامعة المنصورة، قائلةً: “هناك قيود جوهرية تمنع الأنظمة الكلاسيكية من مضاهاة الأداء الكمومي، الذي يعتمد على التراكب الكمومي. إذ يمكن للكيوبت تمثيل حالتين في آن واحد، بينما البت الكلاسيكي يكون إما 0 أو 1 فقط”.

لكن التراكب الكمومي ليس العامل الوحيد الذي يميز الحوسبة الكمومية، بل أيضًا التشابك الكمومي، وهو ظاهرة تسمح للكيوبتات بأن تكون مترابطة. إذا تغيّر أحد الكيوبتات، فإن الآخر يتغير على الفور، حتى وإن كان بعيدًا عنه. هذه الظاهرة تتيح للحواسيب الكمومية معالجة المعلومات بطريقة لا يمكن للحواسيب التقليدية محاكاتها بكفاءة.

بالإضافة إلى ذلك، يظهر ما يُسمى “التداخل الكمومي”، الذي يمكن الخوارزميات الكمومية من تعزيز الحسابات الصحيحة وإلغاء الحسابات الخاطئة بطريقة لا يمكن تحقيقها حسابيًا عبر الحواسيب التقليدية.

حرب كمومية باردة: المنافسة بين الصين وغوغل

في عام 2019، أعلنت شركة غوغل عن تحقيق “التفوق الكمي” من خلال معالجها سيكامور، الذي احتوى على 53 كيوبتًا. وتمكن هذا المعالج من إتمام عملية حسابية معقدة في 200 ثانية فقط، بينما كانت الحواسيب التقليدية بحاجة إلى نحو 10 آلاف سنة لإتمام نفس العملية.

هذا الإنجاز كان من أبرز التطورات في الحوسبة الكمومية حتى جاء الفريق الصيني، الذي تمكن عبر معالج “زوتشونجزي” من التفوق على معالجات غوغل، خاصة مع الإصدار الثالث “زوتشونجزي-3″، الذي تحدى تفوق معالجات غوغل عبر أداء أسرع وأكثر كفاءة.

توضح أسماء علي: “التفوق الكمي هو قدرة الحواسيب الكمومية على تنفيذ عمليات حسابية معقدة للغاية قد تستغرق مع الحواسيب التقليدية مئات وآلاف السنين، بينما تستطيع الحواسيب الكمومية الحصول على نتائجها في ثوانٍ”.

على سبيل المثال، اختبر الباحثون معالج “زوتشونجزي-3” مقابل أقوى الحواسيب التقليدية، مثل “فرونتير” و”سوميت”. وقد تبين أن هذه الحواسيب التقليدية تحتاج إلى 6 مليارات سنة لحل مشكلة معينة، بينما يستطيع “زوتشونجزي-3” حلها في ثوانٍ فقط، وذلك وفقًا للدراسة التي نشرها الفريق في مجلة “فيزكال ريفيو ليترز”.

هذا التقدم الهائل يعزز من قدرة الصين على المنافسة في مجال الحوسبة الكمومية، ويُسهم في تشكيل المستقبل التكنولوجي لهذه الصناعة الرائدة.

عبقرية معالج “زوتشونجزي-3” وتحديات الحوسبة الكمومية

تُبرز أسماء علي، الباحثة في الحوسبة الكمومية، أحد أبرز التحديات في تصميم المعالجات الكمومية وهو التغلب على الضوضاء والسيطرة عليها. تُعد الحوسبة الكمومية شديدة الحساسية للبيئة المحيطة، فكل تفاعل أو تأثير خارجي قد يؤدي إلى انهيار النظام الكمومي وفشل العملية الحسابية. ولذلك، يعتمد تصميم المعالج الكمومي بشكل رئيسي على تقنيات تجنب التأثيرات الخارجية وتحسين طرق قراءة الكيوبتات والتفاعل فيما بينها، مما يعزز من كفاءة العمليات الحسابية.

ويُعد معالج “زوتشونجزي-3” من المعالجات الرائدة التي تميزت بعدة تحسينات تقنية، أبرزها استخدام مواد تقلل من تأثير الضوضاء المحيطة. كما اعتمد التصميم على نهج هندسي متقدم يعزز من كفاءة الاتصال بين الكيوبتات ويسمح بإجراء عمليات حسابية موثوقة ودقيقة.

تحقيق دقة وكفاءة استثنائية

من أبرز عوامل تفوق “زوتشونجزي-3” هو تحقيقه زمن تماسك يبلغ 72 ميكروثانية. ويعتبر هذا الرقم ذا أهمية كبيرة، حيث يتيح للكيوبتات الحفاظ على حالتها الكمومية لفترة أطول قبل أن تنهار. هذا التماسك يسمح بإنجاز عمليات حسابية أكثر تعقيدًا. علاوة على ذلك، حقق المعالج دقة بنسبة 99.9% في العمليات الحسابية، ما يعني أن الأخطاء نادرة جدًا. وهذا يعزز من موثوقية المعالج، حيث تساهم هذه الدقة العالية في تقليل الحاجة إلى تطبيق تقنيات تصحيح الأخطاء الكمومية، مما يجعل النظام أكثر كفاءة واستقرارًا.

تُشير أسماء علي إلى أهمية هذه العوامل في فتح آفاق جديدة للتطبيقات الكمومية، قائلةً: “تسمح هذه التحسينات بإجراء محاكاة فيزيائية أكثر تعقيدًا، وحل مسائل التحسين، بالإضافة إلى تقديم أداء متقدم في تطبيقات الذكاء الاصطناعي والتشفير. هذا التطور يعزز قدرة الحوسبة الكمومية على تجاوز حدود الحوسبة التقليدية، ويجعلها أقرب إلى تحقيق تطبيقات عملية حقيقية”.

بين ماضٍ وحاضر: “زوتشونجزي” وحوسبة الكم

يعد معالج “زوتشونجزي” تذكيرًا بتراث علمي طويل، حيث سُمي المعالج على اسم زوتشونجزي، عالم الرياضيات الصيني الذي قدم إسهامات كبيرة في الحسابات الفلكية. كان زوتشونجزي قد حقق دقة مذهلة في تقدير قيمة الثابت الرياضي “باي”، مما جعله واحدًا من الأوائل في عصره في هذا المجال. إذا كان زوتشونجزي حيًا اليوم، لكان مندهشًا من قدرة الحوسبة الكمومية على إجراء حسابات معقدة تفوق الحواسيب التقليدية باستخدام التراكب والتشابك الكمومي، حيث لا يُعتمد على القيم الحتمية بل على الاحتمالات الكمومية التي تتداخل لتحقيق نتائج سريعة وموثوقة.

التطلع إلى المستقبل الكمومي

بعد تحقيق “زوتشونجزي-3” لهذا التفوق الكمومي البارز، يواصل الفريق الصيني تطوير تقنيات جديدة لتحسين أداء المعالجات الكمومية. من بين هذه التطورات تقنيات تصحيح الأخطاء الكمومية وتحسين التشابك الكمومي. يبدو أننا على أعتاب عصر جديد من الحوسبة الكمومية الذي يتجاوز التوقعات ويشكل تحولًا عميقًا في مختلف المجالات العلمية والتكنولوجية.