هل يمكن أن نفعل أشياء عظيمة من خلال أشياء صغيرة؟ هكذا من المنُتظر أن تبدل الحوسبة الكمومية العالم.

HSBC VN Header Image (1)
HSBCxVN_PartnershipBanner_320x50.png

ما هي الحوسبة الكمومية؟

لا يزال الجهاز الذي تستخدمه الآن لقراءة هذه المادة ثابتًا لحد ملحوظ مقارنة مع نماذج الحواسيب الأولية التي ظهرت في القرن العشرين.  رغم أن حجم الأجهزة صار أصغر وازدادت سرعتها، ما تزال طريقة معالجتها للمعلومات في جوهرها نفسها.  لكن من المنتظر أن تقلب الحوسبة الكمومية الوضع الراهن رأسًا على عقب، ومن الممكن أن يكون له آثارًا ثورية على الاقتصاد العالمي كما كان للإنترنت والتلفاز والهاتف.

Videos by VICE

ما الذي يجعلها ثورية لهذه الدرجة؟  أولًا، تحتاج لأن تفهم طريقة عمل الجهاز الذي تستخدمه لقراءة هذا المقال. تستخدم الحواسيب الكلاسيكية النظام الثنائي، وهي لغة ترميز تساعدنا لنفهم العالم من حولنا. كل قطعة بيانات—سواء أكانت صور أو نصوصًا—تُدخل إلى حاسوب أو ينتجها حاسوب يتم ترجمتها إلى رموز فريدة مكونة من أرقام أصفار وواحدات. على سبيل المثال، سوف تُترجم كلمة “cat” إلى الرمز 01000011 0100001 01010100 في النظام الثنائي.

تفكك الحوسبة السحابية هذا النظام وتطلق العنان لنوع جديد من المعالجة باستخدام أفكار من الفيزياء دون الذرية. وحدات المعلومات ضمن حاسوب كمومي –التي تُعرف باسم البت الكمومي– يمكن أن تكون صفر أو واحد في الوقت نفسه. ويمكن أن تكون أيضًا في كل حالة ممكنة بين رقم 0 و رقم 1 أيضًا. تخيل عملة معدنية تدور في الهواء. عندما تنزل على الأرض، سوف تكون إما طرة أو نقش، لكن طالما كانت تدور في الهواء، فهي بكل وضعية ممكنة. يُعرف هذا في الحوسبة الكمومية باسم “التراكب الكمّي”، ويفتح احتماليات معالجة جديدة واسعة، وهذا يعني أن هذه الآلات يمكن أن تؤدي عمليات حوسبة بطريقة متسارعة.1 

إن كان هذا يبدو معقدًا، ابق في حسبانك أن الفزيائي النظري الأمريكي ريتشارد فينمان (Richard Feynman) قد قال: “إن كنت تعتقد أنك تفهم ميكانيكيا الكم، فأنت لا تفهم ميكانيكيا الكم.”

HSBC VN Body Image.jpg

ماذا يمكن أن تفعل أجهزة الحواسيب الكمومية؟

إن شعرت أن هذا يبدو ضربًا من الخيال العلمي، فأنت لست وحدك. اعتقد الخبراء لفترة طويلة أننا لن نستطيع إيصال البتات الكمومية إلى الحالة المثالية التي نحتاجها لصنع أجهزة حواسيب كمومية مفيدة. لكن تستطيع الفتوحات الأخيرة أن تجد سبلًا لتصحيح هذه المشكلات بما يكفي لجعلها أكثر موثوقية ودقة. تعمل أجهزة حواسيب كمومية صغيرة في الوقت الحالي، لكن لا يحتوي أكبرها إلا على 433 بتًا كموميًا. ولتوضيح الأمر من منظوره الصحيح، يُعتقد أن هناك حاجة إلى مليون بت كمومي لكي تصل التكنولوجيا لإمكانياتها الكامنة الكاملة.2

تحقيق الفعاليات

واحد من أكثر استخدامات الحواسيب الكمومية إثارة للاهتمام هو الدور الذي يمكن أن تؤديه في إيصال العمليات الحالية إلى لدرجة مثالية من أجل تقليل الانبعاثات الكربونية. استخدمت شركة برمجيات ومطور عقاري ياباني مؤخرًا الحوسبة الكمومية من أجل تطوير مدن مستدامة من خلال إدارة النفايات إدارة مثلى وتخفيض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. انخفض مسار جمع النفايات من 2.300 كم إلى 1000 كم وأدى هذا إلى تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بمقدار 57%.3

وكلما صارت الحواسيب الكمومية أكثر شيوعًا، يمكن استخدامها أيضًا لتشغيل شبكات الطاقة بفعالية أكبر. وقد بدأت الأبحاث حاليًا في استكشاف تصميم محفزات جديدة لجعل العمليات الصناعية أقل تطلبًا للطاقة، أو لإزالة ثاني أكسيد الكربون من الجو.4

تسريع الأعمال

ويمكن أن يكون للحوسبة الكمومية آثار عميقة على الأعمال التجارية فتساعدها لتسير بطريقة أكثر فعالية أو لتبسيط العمليات لتحسين الربحية. ويُعتقد أنه توجد إمكانيات هائلة كامنة لصناعة السيارات بداية من إدارة سلسلة التوريد ووصولًا إلى تطوير بطاريات جديدة عالية القدرة للسيارات الكهربائية.6 

ومن شأن الانتقال نحو الحواسيب فائقة السرعة أن يكون له أثر كبير على قطاع الخدمات المالية أيضًا. فالقدرة على معالجة أحجام كبيرة من البيانات من شأنها أن تعني أن البنوك سوف تستطيع إنشاء سوق أكثر دقة وتجري حسابات للسيناريوهات. لقد بدأ بنك إتش إس بي سي فعلًا بدراسة القدرات الكامنة لاستخدام التقنيات الكمومية في معالجة مشكلات الواقع الحقيقية على امتداد البنك. وعند توحيد القدرات مع مزودي التكنولوجيا ومراكز الأبحاث الرائدة، يمكن البحث في مجالات مثل التسعير وتحسين الضمان. 

ويُؤمل أن تسرّع الحواسيب الكمومية في المستقبل بمقدار هائل اكتشاف طرق علاج ولقاحات جديدة. ويمكن استخدام الحواسيب الكمومية أيضًا للمساعدة في التدخل المبكر لدى مرضى السرطان من خلال المساعدة في التنبؤ متى يمكن أن تتحول الخلايا السليمة إلى أورام خبيثة. 

شبكة إنترنت جديدة؟

كما هو الحال مع الذكاء الاصطناعي، توجد مخاوف متزايدة بشأن الجوانب السلبية المحتملة للقوة المذهلة التي سوف يُطلق العنان لها. إحدى المخاوف الكبرى هي أن الحواسيب الكمومية سوف تتمكن في نهاية المطاف من كسر جميع بروتوكولات التشفير الحالية الموجودة لدينا. يستطيع حاسوب كمومي كامل القدرات أن يؤدي في يوم واحد عملًا يحتاج حاسوب عادي إلى ملايين السنين لفك ترميزه. وبوجود مفاتيح التشفير التي تحمي بعضًا من أهم خدمات الاتصال عبر الإنترنت لدينا -مثل مجموعات الدردشة الجماعية ورسائل البريد الإلكتروني وحتى حساب عملاتك المشفرة – لدى الحاسوب الكمومي القدرة على كسر شبكة الإنترنت التي نعرفها الآن.7 

لكن الجانب الآخر من هذا المسار هو قدرة الاتصالات الكمومية على حماية البيانات بطريقة أكثر أمانًا بكثير مما هي عليه اليوم ما يجعل عمل قراصنة الإنترنت أقرب إلى المستحيل. يمكن أن تفتح الاتصالات الكمومية باب عصر جديد في الأمن السيبراني وأن تغير صناعة الخدمات المالية. ويمكن أن يؤدي هذا إلى مستويات أمان أشد عمقًا لمعاملات وعمليات الدفع. يبحث بنك إتش إس بي سي في الوقت الراهن في كيف يمكن استخدام الفيزياء الكمومية لإنشاء أنظمة تشفير فائقة الأمان باستخدام تقنية تُسمى توزيع المفاتيح الكمومية (Quantum Key Distribution). 

نحن في أي مرحلة الآن؟

ورغم استخدام الحوسبة الكمومية حاليًا استخدامًا جيدًا، لا تزال هذه التقنية في أيامها الأولى. لكن تُعرف النقطة الزمنية التي تتفوق فيها أجهزة الحواسيب الكمومية على أجهزة الحواسيب العملاقة الموجودة حاليًا باسم التفوق الكمومي. وريما سمعتم بمصطلح “عام الوصول إلى الكمومية” (Y2Q) ومصطلح “اليوم الكمومي” (Q-Day) التي تتردد حولنا. لكننا ما نزال بعيدين اليوم عن هذا، إذ يقدّر الخبراء أننا نحتاج إلى ما بين 20 و 40 سنة حتى نصل إلى آلة فيها المليون بت الكمومي الضروري.

لكن الأمر الذي لا يخالجه أدنى شك هو الاهتمام والتمويل الذي يتلقاه هذا المجال في الوقت الحالي. وتشهد الحوسبة الكمومية تعهدات تمويل كبيرة من الحكومات والصناعة على حد سواء. لقد خصصت الحكومات حول العالم حوالي 24 مليار دولار، وتلقى القطاع أكثر من مليار دولار من استثمارات رأس المال الاستثماري في عام 2021. 9 وتشير التقديرات إلى أنه بحلول عام 2035، فإن أكثر أربعة قطاعات سوف تتأثر بتطوّر الحوسبة الكمومية هي السيارات والمواد الكيميائية والخدمات المالية وعلوم الحياة – من الممكن أن يحقق مكاسب قدرها 1.3 تريليون دولار.10 

ويعني هذا أن السباق بين الحكومات وقطاع الصناعة الخاصة نحو السيطرة الكمومية هو أمر غير مفاجئ. تساعد مشاريع دولية كُبرى في تجميع الأبحاث والتطوير من أجل رفع وتيرة الاستكشاف. تجلب التطبيقات الأوروبية التالية للحوسبة الكمومية (NEASQC)، التي يُعد بنك إتش إس بي سي شريكًا أساسيًا فيها، اثنتي عشرة شركة ومختبر أبحاث تعمل على حالات الاستخدام المحتملة في مجالات تتنوع بين اكتشاف الأدوية وكشف سرطان الثدي وصولًا إلى احتجاز الكربون وتقديرات مخاطر البنية التحتية للطاقة.

يتجه العالم بسرعة نحو عام الوصول إلى الكمومية، ومن المرجح حينها أن نسمع الكثير الكثير عن الحوسبة الكمومية في السنوات القادمة. هل نستطيع فعل أشياء عظيمة من خلال التفكير في أمور صغيرة؟ لا توجد ذرة شك في هذا باستخدام الحوسبة الكمومية. لكن السؤال هو كيف ومع من؟ الاحتماليات في الواقع لا متناهية.