404
لا يوجد أي شيء هنا ! الصفحة الرئيسية

20‏/3‏/2018

ما هو الحاسوب الكمي Quantum Computer؟

Mohamed Elghdban
3/20/2018
الحاسوب الكمي هو الجيل القادم من الحواسيب التي سيستعملها البشر في السنين القادمة، فكما نتابع جميعًا فإن العالم التكنولوجي يسبح في فلك التطوير بسرعة فائقة، لا يكاد يمر يوم إلا وهناك اكتشاف أو اختراع أو تطوير جديد للتكنولوجيا التي نستخدمها في حياتنا، فبين تقنيات الذكاء الاصطناعي التي يرتقبها البشر من أجل تحسين مستوى حياتهم وحل معضلات لم يستطع الذكاء البشري التغلب عليها، يبحث البشر عن تكنولوجيا من نوع آخر وذلك من خلال تطوير جيل جديد من الحواسيب وهي الحواسيب الكمومية أو ما يُعرف بـ Quantum Computers، هذه النوع الجديد من الحواسيب تعتبر أقوى من من أقوى حاسوب صنعه الإنسان حتى الآن بملايين الأضعاف، دعونا نتعرف معًا على ماهية الحاسوب الكمومي وما هي أهميته التي ينتظرها البشر.
ما-هو-الحاسوب-الكمي-Quantum-Computer
** الكثير من الأشخاص حينما يحاول شراء حاسوب جديد ذو إمكانيات مناسبة لطبيعة الأعمال التي سيتم استخدامه من أجلها، ولكن حتى أقوى الحواسيب المستخدمة في المراكز والمعاهد العلمية ووكالات الفضاء وحتى مراكز الدفاع في الدول لاتزال تعمل بمبدأ التقليدي الذي تم العمل به منذ القرن الماضي، لذا مع التقدم المستمر في مجالات استخدام الحاسوب ظهرت حاجة مُلحة إلى استخدام نظام أكثر تطورًا، فما هو النظام الذي تعمل به الحواسيب حاليًا وما هو النظام الحديث؟ **

كيف يعمل الحاسوب التقليدي؟

كيف-يعمل-الحاسوب-التقليدي
- الحاسوب العادي يستند على أمرين يعمل من خلالهما، الأول أنه يقوم بتخزين الأرقام في الذاكرة والثاني أنه يقوم بمعالجة هذه الأرقام عبر عمليات رياضية مثل الجمع والطرح، وطبعًا يمكن القيام بعمليات أكثر تعقيدًا عبر مضاعفة هذه العمليات إلى سلاسل من العمليات المتتالية وهو ما يُعرف بالخوارزمية Algorithm، إذًا فالحاسوب يعتمد على عمليتين هما التخزين والمعالجة للبيانات التي يتم تخزينها على شكل أرقام 0-1 ويتم القيام بالمعالجة والتخزين عبر الترانزستورز Transistors وهي أشبه بمفاتيح دقيقة جدًا تستخدم في حفظ هذه الأرقام، حيث يتم حفظ رقم أو حرف أو رمز ما بناءً على سلسلة من الأصفار والآحاد من 8 خانات، فمثلًا حرف A يتم تخزينه هكذا "1000001" وحرف a يتم تخزينه هكذا "01100001" هذه الأصفار أو الآحاد يطلق عليها نظام ثنائي Binary Digit أو "Bit" كل بت يتم تخزين رقم واحد فيه 0 أو 1، بعد ذلك يبدأ الحاسوب بعملية الحساب عبر الدوائر أو ما يُعرف ببوابات المنطق "Logic Gates" وهي عبارة عن مجموعة من الترانزستورات المتصلة ببعضها، هذه البوابات تقوم بمقارنة أنماط البتات Bits المخزنة في الذاكرة المؤقتة وتسمى التسجيلات Registers ثم تقوم بتحويلها إلى أنماط جديدة من البتات، وهذه هي الطريقة التي يحاكي به الحاسوب طريقة عمل العقل البشري.

عيوب الحاسوب التقليدي

ما-هي-عيوب-الحاسوب-التقليدي
- كما ذكرنا في الفقرة السابقة فإن الحواسيب العادية تعتمد على الترانزستورز Transistors والذي كان من أهم اختراعات القرن الماضي على الإطلاق، ونجد الآن المعالج المتطور Microprocessor يحتوي على شريحة سيلكون بحجم عقلة الإصبع تضم ملايين الترانزستورات، ويتضاعف هذا العدد كل 24 شهر وفقًا لقانون جوردان مور Moore's Law أحد مؤسسي شركة إنتل، وهو ما ثبُتت صحته خلال الأعوام الماضية.

- حسنًا الأمر يبدو جيدًا قوة المعالجات تتضاعف كل سنتين بحيث تصبح أكثر قوة فما هي المشكلة إذًا؟ لا انتظر أنا لم أخبرك بكل شئ بعد، فربما لا تعلم أن أقوى المعالجات الآن لا تستطيع سوى قراءة أو معالجة رمز واحد في كل مرة 0 أو 1 هذه هي طريقة عمل المعالجات التي نستخدمها فكيف تعتبر هذه مشكلة؟

- مع تقدم التكنولوجيا والاستخدامات التي نعتمد فيها على الحواسيب زادت كمية المعلومات التي نحتاج أن نقوم بتخزينها وهذه يعني المزيد من الأصفار والآحاد التي يتم تحويل المعلومات إليها وهذا بدوره يعني الحاجة إلى مزيد من الترانزستورات، وبسبب أن الحاسوب العادي لا يستطيع سوى القيام بشئ واحد في كل مرة فهذا يعني أنه كلما زادت درجة تعقيد المشكلة التي نريد حلها زاد عدد الخطوات التي سوف تحتاج إلى القيام بها وبالتالي زاد حجم الوقت المُستغرق لحل هذه المشكلة.

- مع استمرار تضاعف عدد الترانزستورات حسب قانون مور فإن الحواسيب تزداد قوة مع مرور الوقت ولكن المشكلة هي أن الترانزستورات سوف تصل إلى أصغر حجم يمكن تصنيعها به بحيث لا يمكن تصغيرها أكثر من ذلك وبالتالي فالمشكلة أننا سوف نصل إلى النقطة التي تضع فيها قوانين الفيزياء حدًا لقانون مور بحيث نصل إلى نقطة النهاية، وذلك قبل أن نصل إلى القوة الحوسبية التي نحتاجها لحل كافة المعضلات التي لازالت تواجه الجنس البشري.

- ولاتزال هناك الكثير من المشاكل التي تحتاج إلى قوة حوسبة ووقت أكثر مما يستطيع أي حاسوب توفيره حتى اللحظة، هذه المشاكل يُطلق عليها العلماء المشاكل المستعصية "Intractable Problems" ومنها الأمراض التي لم يستطع الإنسان الوصول لعلاج لها وكذلك المشاكل المناخية وغيرها، والحل هو بناء الحاسوب الكمي.

ما هي الحوسبة الكمومية Quantum Computing؟

ما-هي-الحوسبة-الكمومية-Quantum-Computing
- نظرية الكم هي فرع من فروع الفيزياء الذي يتعامل مع عالم الذرات والجزيئات، هذا العالم لا ينطبق عليه قوانين الفيزياء التي نعرفها، سنأخذ مثال بسيط عن شعاع الضوء قد يبدو كأنه مصنوع من جسيمات وقد يبدو أنه عبارة عن موجات من الطاقة حيث يمكن أن يكون جسيم وموجة في نفس الوقت هذا مثال بسيط حتى لا نُبحر في النظريات الفيزيائية ولكن ما علاقة هذا بموضوعنا؟

- فكرة الحوسبة الكمومية تقوم على الاستفادة من القدرات الفائقة للجسيمات الذرية ودون الذرية على الوجود في أكثر من حالة واحدة في أي وقت نظرًا للطريقة التي تتصرف بها أصغر الجسيمات، هذه الميزة يمكن الاستفادة منها في القيام بالعمليات بسرعة أكبر وبطاقة أقل من الحواسيب التقليدية.

- تعتمد الحوسبة الكمومية على "Qubits" وهو اختصار الكوانتم بت Quantum Bits والذي يمكن تخزين الكثير من المعلومات فيه أكثر من 0-1 كما هو الحال في "Bits" التي تعمل بها الحواسيب التقليدية، حيث أن Qubits يمكن أن يكون 0 أو 1 أو 0،1 أو عدد لا نهائي من الأرقام والقيم في حالات متعددة، وبما أن الحاسوب الكمي سوف يتمكن من تخزين عدة أرقام في وقت واحد فإنه يستطيع القيام بمعالجة هذه الأرقام مرة واحدة بدلاً من معالجتهم على شكل سلسلة من العمليات المتتالية كما في الحاسوب التقليدي، وهذا هو الفرق بين الحاسوب الكمي والحاسوب التقليدي فهو يمكنه العمل بشكل متواز أي القيام بعدة أعمال في آنٍ واحد، فبينما الحاسوب التقليدي يقوم بعملية حسابية واحدة يقوم الحاسوب الكمي بعمل ملايين العمليات الحسابية في وقت واحد.

ما هي مميزات الحاسوب الكمي؟

ما-هي-مميزات-الحاسوب-الكمي
- طبعًا لا يمكننا أن نذكر كم التطور الهائل الذي سيحدث للبشرية عندما ننجح في صنع الحاسوب الكمي بالشكل الذي نتوقعه، تخيل معي هذه المعضلات التي يعاني منها البشر دون قدرة على حلها كيف ستكون حياتنا عندما نكتشف حلها، كيف سنمكن من اكتشاف علاج الأمراض المستعصية على عقول البشر والحواسيب التقليدية وكيف سنتمكن من إجراء ملايين العمليات الحسابية بدلاً من عملية واحدة، تخيل معي كم التقدم الذي قد تصل إليه حضارة البشر، لكن الأهم من ذلك هو حجم الطاقة الهائل الذي سوف ننجح في توفيره باستخدام الحواسيب الكمومية حيث ستحتاج لوقت أقل للقيام بالعمليات الحسابية وبالتي جهد وطاقة أقل، كما سوف ننجح في تطوير تقنيات الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة بشكل أفضل، سوف نستطيع التغلب على المسائل الرياضية المستعصية ومعالجة كافة المعلومات بشكل أفضل وأسرع، كما سينعكس ذلك على الإنترنت أيضًا حيث أن هناك الإنترنت الكمي Quantum Internet وهو سيكون غير قابل للاختراق، حيث سيعتمد على نظام يسمى التشابك الكمي Quantum Entanglement وهو يعتمد على عدم إرسال البيانات عبر الشبكة وإنما تنعكس عبر زوج من الفوتونات Photons وبالتالي فإذا لم يكن هناك بيانات يتم إرسالها فلا يمكن سرقة أي بيانات عبر الشبكة.

ما هي عيوب الحاسوب الكمي؟

ما-هي-عيوب-الحاسوب-الكمي
- بالطبع هناك بعض العيوب أو السلبيات لأي شئ ويبقى الكمال لله وحده، حتى الآن تبقى السلبية الأبرز أننا لم نصل بعد إلى تصنيع حاسوب كمومي كامل بحيث يمكن الاعتماد عليه ولكن هذه مسألة وقت حتى نصل إلى ذلك، من العيوب أيضًا أنه الكمبيوتر الكمي قد يتم استخدامه كأقوى أداة اختراق عرفها الإنسان وهو ما اكتشفه عالم الرياضيات Peter Shor، حيث اكتشف أن الحاسوب الكمي يستطيع إيجاد العوامل الأولية لعدد كبير من الأرقام وهو ما يعني كشف المفتاح العام الذي تستعمله المواقع والحواسيب في تشفير اتصالاتها، وهذا حاليًا يتعبر شبه مستحيل نظرًا للقدرات المحدودة للحواسيب التي نستخدمها، لكن ما أكد هذا الكلام هو عميل وكالة الأكن الوطني الأمريكية NSA إدوارد سنودن حين كشف عن اقتراب الوكالة من صنع حاسوبها الكمي الذي سوف يُستخدم في اختراق كافة أنواع رموز التشفير التي تستخدم على الشبكة، كما أننا حتى الآن لسنا متأكدين من عدم وجود أي سلبيات أخرى سوف يأتي بها هذا الجيل الجديد من الحواسيب.

متى سيتم إصدار الحواسيب الكمومية؟

متى-سيتم-إصدار-الحواسيب-الكمومية
- حتى الآن وبالرغم من قيام الكثير من الشركات بتصنيع حواسيب تعتمد على مبادئ الحوسبة الكمية إلا أن كل هذه المنتجات تعتبر أشبه بتجرب عملية لأفكار نظرية فلم يُثبت أي حاسوب من هذه الحواسيب بعد كفائته حيث أن كل واحد منهم يكون لديه عيب ما إما حجمه الضخم أو قصر المدة الزمنية بتخزين البيانات أو غير ذلك، ولكن هناك محاولات مُتسميتة وأشبه بصراع بين كبرى شركات التكنولوجيا للتفوق في سباق الحواسيب الكمومية وعلى رأسهم شركة جوجل والتي تعهدت بتحقيق ما أطلقت عليه "التفوق الكمي" وهناك أيضًا تجارب ناجحة لشركات أخرى مثل IBM والتي نجحت في صنع Quantum Computer ولكنه عانى من بعض المشاكل في الاستقرار، أيضًا هناك شركة Wave وشركة Rigetti وغيرهم من الشركات التي تحاول التفوق في هذا المجال والذي سيؤدي إلى تغيير العالم التكنولوجي كما عرفناه حتى الآن.

* يُمكنكم أيضًا مشاهدة:
- ما هو لينكس Linux؟
- من الذي يتحكم في الإنترنت؟
- إنترنت الأشياء بين الواقع والخيال
- هل يجب أن نخشى الذكاء الاصطناعي؟
- ما هو التخزين السحابي Cloud Storage؟
- الذكاء الاصطناعي وصدمة الروبوتات الذكية

ما هو الحاسوب الكمي Quantum Computer؟ Mohamed Elghdban 5 of 5
الحاسوب الكمي هو الجيل القادم من الحواسيب التي سيستعملها البشر في السنين القادمة، فكما نتابع جميعًا فإن العالم التكنولوجي يسبح في فلك التطو...
واتساب

الكاتب:

مدوّن مصري، مؤسس موقع نتاوي، عاشق للتكنولوجيا، أعمل كمدوّن ومسوّق إلكتروني، أحب البرمجة والتصميم والتدوين، وأسعى بكل جهدي لتقديم محتوى مميز يثري المجال التقني العربي.

2 تعليق على موضوع : ما هو الحاسوب الكمي Quantum Computer؟

  • إضافة تعليق
  • مدونتك هي الافضل واود ان اتعلم منك لوسمحت

    شكرًا لك أخي الكريم.. وربما أطرح دروس حول التدوين في وقت قريب إن شاء الله

    "مَّا يَلْفِظُ مِن قَوْلٍ إِلَّا لَدَيْهِ رَقِيبٌ عَتِيدٌ"



    advertising

    advertising

    advertising

    ** تابعونا على فيسبوك لتصلكم أحدث المقالات **

    ** إذا كان لديكم أي استفسار أو إضافة للمقال يُمكنكم وضعه في تعليق **
    ** تقديرًا لجهودنا ودعمًا للموقع.. يُرجى مشاركة المقال عبر أزرار المشاركة الاجتماعية بالأسفل **
    ***** تم بحمد الله *****

    advertising