في إنجاز وصفه الخبراء بأنه «الهدف المنشود» في مجال الحوسبة الكمومية، نجح الباحثون أخيراً في إثبات تسريع أسي غير مشروط مقارنة بالحواسيب التقليدية، محققين بذلك وعداً نظرياً ظل حبيس الأوراق البحثية حتى اليوم.
وجاء هذا الإنجاز من فريق بقيادة البروفيسور دانيال ليدار، أستاذ الهندسة وخبير تصحيح الأخطاء الكمومية في جامعة جنوب كاليفورنيا، بالتعاون مع باحثين من جامعة جونز هوبكنز. استخدم الفريق معالجين من نوع IBM Eagle يحتوي كل منهما على 127 كيوبت، وتم تشغيلهما عن بُعد عبر السحابة الإلكترونية، لمعالجة نسخة معدلة من «مشكلة سيمون» — وهي مسألة رياضية تتعلق باكتشاف الأنماط المخفية وتُعتبر خطوة تمهيدية لخوارزمية شور الشهيرة في فك العوامل.
يقول ليدار: «سبق أن تم استعراض أنواع أكثر تواضعاً من التسريع مثل التسريع كثير الحدود، لكن التسريع الأسي هو النوع الأكثر دراماتيكية الذي نتوقعه من الحواسيب الكمومية».
ويكتسب هذا الإنجاز أهمية خاصة لأنه «غير مشروط»، أي أنه لا يعتمد على افتراضات غير مثبتة حول خوارزميات الحوسبة التقليدية. فقد كانت الادعاءات السابقة حول التفوق الكمومي تتطلب افتراض عدم وجود خوارزمية تقليدية أفضل للمقارنة. أما في هذا البحث، فقد أظهر الفريق فجوة في الأداء تتضاعف تقريباً مع كل متغير إضافي، مما يجعل التفوق الكمومي ساحقاً مع ازدياد تعقيد المسألة.
تغلب الفريق على أكبر تحديات الحوسبة الكمومية — الضوضاء والأخطاء — عبر تطبيق تقنيات متقدمة مثل «الفصل الديناميكي»، الذي يستخدم نبضات مصممة بعناية لعزل الكيوبتات عن بيئتها المليئة بالضوضاء. وقد كان لهذه الطريقة الأثر الأكبر في إظهار التسريع الكمومي.
ورغم أن ليدار يشير إلى أن «هذا الإنجاز لا يحمل تطبيقات عملية حالياً سوى في ألعاب التخمين»، وأن الطريق لا يزال طويلاً قبل أن تحل الحواسيب الكمومية مشكلات العالم الواقعي، إلا أن هذا التقدم يثبت بشكل قاطع قدرة الحوسبة الكمومية على تحقيق وعودها النظرية. ويفتح البحث الباب أمام مستقبل قد تُحدث فيه الحوسبة الكمومية ثورة في مجالات الذكاء الاصطناعي والتشفير واكتشاف الأدوية وعلوم المواد، عبر معالجة مسائل حسابية كانت مستعصية في السابق.