كشفت “مايكروسوفت” عن معالج كمومي جديد تمامًا، يعمل بمفهوم مختلف عن بقية المعالجات والحواسيب الكمومية التي تسعى “غوغل” و”آي بي إم” إلى الكشف عنها، مطلقةً على هذا الابتكار الجديد “ماجورانا1” (Majorana)، وبينما تتسابق الشركات علناً من أجل طرح نماذج الذكاء الاصطناعي الأفضل والمنتجات الأقوى، فإن السباق للوصول إلى الحاسوب الكمومي التجاري، هو نقطة التحول التي تحسم سباق الشركات التقنية في العقود القادمة.
من يستطيع الوصول إلى حاسوب كمومي صالح للاستخدام تجاريا، سيسطر تمامًا على عالم التقنية خلال عقود وربما قرون قادمة، فأهمية هذا الابتكار لا تقل عن أهمية الموصلات وأشباه الموصلات “الترانزستور” (Transistors) التي ابتكرت في عام 1947، ومثلت النواة التي بنيت عليها النهضة التقنية والأجهزة الكهربائية في العالم.
لذا، تتسابق الشركات في سرية تامة من أجل الوصول إلى الحاسوب الكمومي التجاري، ورغم وجود العديد من الشركات التقنية في العالم، إلا أن السباق الكمومي ينحصر بين العمالقة الأربعة، “مايكروسوفت” و”آي بي إم” و”غوغل” و”أمازون”، مع كون أبرز اكتشافين في السنوات الأخيرة بهذا القطاع يعود لصالح “مايكروسوفت” و”غوغل”، فقد أعلنت الأخيرة عن حاسوب “ويلو” (Willow) قبل “مايكروسوفت” بأيام قليلة.
لماذا تحظى الحواسيب الكمومية بكل هذه الأهمية؟
غزت المنتجات التقنية كافة أركان حياتنا اليومية المعتادة، ورغم التنوع الواسع في المنتجات التقنية، إلا أن أصلها جميعًا يعود إلى نقطة واحدة، وهي وحدة المعالجة المركزية التي تعد عقل المنتجات الإلكترونية الذكية، إذ تمكنها من العمل وتأدية وظائفها الحوسبية المختلفة.
ومن المعروف، أن قوة الجهاز التقني وقدرته على التعامل مع الأوامر المختلفة تعتمد مباشرة على القوة الحاسوبية لوحدة المعالجة المركزية الخاصة به، فكلما كان المعالج المركزي أقوى، كان الحاسوب أكثر قوة وأسرع في تنفيذ الأوامر، وكان الهاتف أفضل في الاستخدام وأسرع كثيرًا.
وبينما تعد المعالجات المركزية المتاحة حاليًا كافية لأداء المهام التجارية والفردية المعتادة، إلا أنها قاصرة في الاستخدامات العلمية المتطورة، ومن المتوقع أن تصبح قاصرة في الاستخدامات التجارية في السنوات المقبلة، وذلك وفقًا لقانون “مور” (Moore’s Law) الذي ينص على أن القوة الحاسوبية تتضاعف كل عامين، أي سنصل إلى نقطة ما مستقبلًا لا تستطيع فيها الحواسيب المعتادة التكيف مع القوة الحاسوبية المطلوبة منها، وهنا يأتي دور الحواسيب الكمومية.
إذ تمتلك هذه الحواسيب قوة مهولة تتخطى قوة الحواسيب والمعالجات المعتادة، لدرجة أنها لا تتعامل مع وحدات تخزين البيانات المعتادة “بت” بل تتعامل مع وحدة خاصة بها تدعى “كيوبت” (Qubit)، وهي وحدة تخزين كمومية.
عبر استخدام الحواسيب الكمومية يمكن إجراء تجارب عملية تستغرق عادةً سنوات عدة في محاكاة الحواسيب المعتادة، ولكن في ثوان معدودة، أي أنك تستطيع إجراء تجربة لاكتشاف تركيبة الدواء الناجحة في ثوان معدودة بدلًا من استخدام الحواسيب المعتادة والمرور بها سنوات.
ويمكن تشبيه قوة الحواسيب الكمومية وحاجتنا إليها بما حدث في فيلم “أفينجرس: إيند جيم” (Avengers: End Game)، وذلك حين طلب توني ستارك من حاسوبه إجراء محاكاة سريعة من أجل اكتشاف طريقة السفر عبر الزمن، وتمكن من الوصول إلى النتيجة النهائية الناجحة في دقائق معدودة، ورغم المبالغة السينمائية في هذا المشهد، إلا أن هذا هو مفهوم الحوسبة الكمومية وحاجتنا إليها بشكل مبسط للغاية، فهي توفر لنا القدرة على إجراء عمليات حاسوبية ضخمة تستغرق في العادة سنوات عدة، ولكن في ثوان معدودة.
بالطبع، ينطبق هذا الأمر على أي نوع من أنواع العمليات التي تطلب قوة حاسوبية، مثل بناء الألعاب وبناء العوالم الافتراضية والعملات الرقمية أو حتى إنتاج مقاطع الفيديو ثلاثية الأبعاد، ولكن المشكلة أن ظروف تشغيل الحواسيب الكمومية وتكلفة بنائها في الوقت الحالي تجعلها مختصة بالأبحاث العلمية المعقدة، وليس الاستخدامات التجارية المعتادة.
ماذا ابتكرت “مايكروسوفت”؟
عندما أعلنت “مايكروسوفت” حاسوبها الكمومي الجديد “ماجورنا 1″، فإنها أعلنت عن 4 اكتشافات فريدة من نوعها وتظهر للمرة الأولى في عالم الحواسيب الكمومية، وهي:
اكتشاف حالة جديدة تمامًا من المادة تدعى “موصل فائق التوبولوجي” (topological superconductor)، اكتشاف طريقة لقياس الحالة الكمومية دون تدميرها، اكتشاف طريقة لتخزين البيانات باستخدام الحالة الجديدة، اكتشاف طريقة لمضاعفة وإنتاج الحالة الجديدة صناعيًا.
ترى “مايكروسوفت” أنها اكتشفت حالة جديدة للمادة على غرار الحالة السائلة والصلبة والغازية، فما اكتشفته وأطلقت عليه “موصل فائق التوبولوجي” هو حالة جديدة للمادة تختلف عن الحالات السابقة، فهي توجد بشكل يختلف عن جميع الأشكال المعتادة.
احتاجت “مايكروسوفت” لابتكار هذه المادة الجديدة من أجل المراقبة والتحكم في الحالة الكمومية لجزئيات “ماجورانا” التي سميت الرقاقة الجديدة على اسمها، وهي جزئيات تمثل الحالة وعكسها في آن واحد، أي أن كل جزيء من “ماجورانا” يمثل المادة والمادة المضادة معًا، وبفضل هذه الطبيعة الخاصة للجزيء، فإنه لا يتأثر أو يتلف نتيجة أي عوامل خارجية مهما كانت، وتجدر الإشارة إلى أن التقاء المادة والمادة المضادة يتسبب في انفجار كبير يلغي وجود المادة ويدمرها تمامًا، ولكن طبيعة “ماجورانا” الخاصة تحميها من هذا التأثير المدمر.
وعبر استخدام الحالة التوبولوجية الجديدة وجزيئات “ماجورانا”، فإن “مايكروسوفت” أصبحت قادرة على بناء أنظمة كمومية، يمكن أن تتوسع إلى مليون “كيوبت” في شريحة صغيرة يمكن إعادة إنتاجها تجاريًا.
بالطبع تقدم الشريحة الصغيرة كثيرا من الحلول لمشاكل الحواسيب الكمومية الأخرى، مثل مساحة الحاسوب ومكان الاحتفاظ به، فضلًا عن صعوبة تبريد الشرائح والرقائق كبيرة الحجم التي كانت مستخدمة في السابق.
من جانب آخر، فإن إحدى مشاكل الحواسيب الكمومية والرقائق الخاصة بها كانت الأخطاء التي تجعل هذه الرقائق غير مستقرة على الإطلاق وعرضة للتلف باستمرار، وبالتالي ضياع وتلف البيانات المخزنة بها، وهو ما جعل هذه الرقائق غير مضمونة، ولا يمكن الاعتماد عليها في الأبحاث التجارية الكبرى، ولكن مع اكتشاف “مايكروسوفت” الجديد واستخدام جزئيات “ماجورانا”، فإن أسباب تلف الرقائق أصبحت غير موجودة، وعليه انخفض معدل الخطأ وفقدان البيانات بشكل كبير للغاية.
البحث الأطول في تاريخ “مايكروسوفت”
لم يكن الوصول إلى حواسيب “ماجورانا 1” أمرًا سهلًا أو نتيجة أبحاث سنوات قليلة، إذ يعد هذا البحث أطول بحث تجاري في تاريخ “مايكروسوفت” على الإطلاق، فقد مر على عدة رؤساء تنفيذيين في الشركة، كونه بدأ منذ أكثر من 19 عامًا وضم أكثر من 160 باحثا.
ورغم أن الشركة أعلنت الوصول إلى الرقائق المطلوبة وإمكانية إنتاجها، إلا أن هذا ليس إلا بداية أخرى لرحلة أطول، إذ يرى فريق “مايكروسوفت” الحاجة إلى بناء مليون شريحة من “ماجورانا1” حتى نتمكن من تحقيق الاستفادة المطلوبة حقًا من الحواسيب الكمومية، كما تسعى الشركة إلى إنتاج هذه الشرائح تجاريا بحلول عام 2027.