في إنجاز تاريخي لمجال الحوسبة الكمومية، تمكن باحثون من تحقيق «الكأس المقدسة» التي طال انتظارها في هذا المجال – تسريع أُسِّي مقارنة بالحواسيب التقليدية دون الحاجة لأي افتراضات أو شروط مسبقة.
وقد نُشرت الدراسة الرائدة في مجلة Physical Review X، وقادها البروفيسور دانيال ليدار من جامعة جنوب كاليفورنيا بالتعاون مع باحثين من جامعتي جنوب كاليفورنيا وجونز هوبكنز. استخدم الفريق معالجين كموميين قويين من نوع IBM Eagle بعدد 127 كيوبت لكل منهما، لحل نسخة معدلة من «مشكلة سايمون»، وهي لغز رياضي يُعتبر مقدمة لخوارزمية شور الشهيرة لتحليل الأعداد.
يقول ليدار، الحاصل على كرسي فيتربي للهندسة في جامعة جنوب كاليفورنيا: «التسريع الأُسِّي هو أكثر أنواع التسريع دراماتيكية التي نتوقع رؤيتها من الحواسيب الكمومية». ويضيف أن ما يجعل هذا الإنجاز بالغ الأهمية هو أن التسريع «غير مشروط» – أي لا يعتمد على أي افتراضات غير مثبتة حول خوارزميات الحوسبة التقليدية.
تغلب الباحثون على أكبر عقبة في الحوسبة الكمومية – وهي الضوضاء أو أخطاء العمليات الحسابية – عبر تطبيق تقنيات متقدمة لتخفيف الأخطاء. شملت هذه التقنيات الفصل الديناميكي، وتحسين الترجمة البرمجية (transpilation optimization)، وتخفيف أخطاء القياس، مما مكّن المعالجات الكمومية من الحفاظ على التماسك الكافي لإتمام العمليات الحسابية بنجاح.
ورغم أن ليدار يشير إلى أن هذا الإنجاز لا يحمل تطبيقات عملية فورية خارج نطاق المشكلات المتخصصة، إلا أنه يؤكد بشكل قاطع صحة الوعود النظرية للحوسبة الكمومية. ويقول: «لا يمكن التراجع عن هذا الفارق في الأداء، لأن التسريع الأُسِّي الذي أظهرناه هو، ولأول مرة، غير مشروط».
يأتي هذا الإنجاز في الوقت الذي تواصل فيه IBM تطوير خارطة طريقها في الحوسبة الكمومية، حيث أعلنت مؤخراً عن خطط لبناء حاسوب كمومي واسع النطاق وقادر على تصحيح الأخطاء بحلول عام 2029. كما طورت الشركة نظام تصحيح أخطاء جديد يُعرف باسم رموز فحص التماثل الكمومي منخفضة الكثافة (qLDPC)، والذي قد يقلل بشكل كبير من الموارد المطلوبة للحوسبة الكمومية العملية.
وبالنسبة لمجالات الذكاء الاصطناعي والحوسبة، يشير هذا الإنجاز إلى أن الحوسبة الكمومية بدأت تنتقل من الإمكانات النظرية إلى الواقع العملي. ومع استمرار تطور الأنظمة الكمومية وانخفاض معدلات الأخطاء، تعد هذه التقنية بمعالجة أسرع أُسِّياً لنماذج الذكاء الاصطناعي المعقدة، ومسائل التحسين، والمحاكاة التي لا تزال مستعصية على الحواسيب التقليدية.