- أدرجت DARPA أربع شركات في المرحلة C من مبادرة المعايير الكمية.
- تستخدم الحواسيب الكمية البتات الكمية، التي يمكنها تخزين قيم متعددة في آن واحد، مما يمنحها ميزة كبيرة.
- تتضمن QBI ثلاث مراحل، وتهدف إلى تحقيق حاسوب كمي يتحمل الأخطاء.
- تتبنى الشركات الأربع حالياً أساليب مختلفة في الحوسبة الكمية لإجراء الاختبارات.
أضافت وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة (DARPA) شركتي Atom Computing و Diraq و IonQ و IBM إلى المرحلة C من مبادرة المعايير الكمية (Quantum Benchmarking Initiative، اختصاراً QBI) للتحقق. يعني الانتقال إلى المرحلة C أن هذه الشركات ستبدأ في إجراء اختبارات فعلية لهياكل الحوسبة الكمية المقاومة للأخطاء (FTQC)، وتهدف المبادرة إلى إطلاق حواسيب كمية على نطاق صناعي بحلول عام 2033. تُعتبر الحوسبة الكمية الحدود القادمة في مجال الحوسبة، وتسهم في حل مشكلات مثل اكتشاف الأدوية، وبحوث المواد، وتغير المناخ.
تستخدم الحواسيب التقليدية بتاتاً ثنائية يمكنها تخزين القيم 0 و 1 فقط، بينما تستخدم الحواسيب الكمية البتات الكمية (qubits) التي يمكنها تخزين قيم متعددة بين 0 و 1 في آن واحد، بل وإجراء عمليات حسابية متوازية. يمنح ذلك ميزة كبيرة، لكنه يطرح تحدياً جديداً يتمثل في تراكم كم هائل من الأخطاء. يمكن للعلماء إنشاء البتات الكمية بعدة طرق، لكن ارتفاع معدلات الخطأ لا يزال العائق الرئيسي أمام الحواسيب الكمية واسعة النطاق. وتختبر QBI إمكانية إطلاق هذه الحواسيب بحلول عام 2033.
مراحل QBI الثلاث
تتضمن QBI ثلاث مراحل، وكل مرحلة تمثل معلماً مهماً نحو تطوير حاسوب كمي يتحمل الأخطاء. تقيم المرحلة A الأولى مفاهيم الحوسبة الكمية على نطاق المرافق العامة، لتحديد ما إذا كان يمكن تحقيقها في المستقبل القريب. يقدم المشاركون الذين ينتقلون إلى المرحلة B خطط بحث وتطوير إلى DARPA، توضح المخاطر المرتبطة بالأساليب المعتمدة والإجراءات المخطط لها للتخفيف منها. في المرحلة C، سيقوم المشاركون بالتحقق من هياكل FTQC الخاصة بهم وتأكيدها من خلال الاختبارات الفعلية، وقياسات النظام، والتحقق التجريبي، بالتعاون مع الحكومة. وهذا ليس مسابقة لتقييم أفضل تقنية حوسبة كمية، ولا جهد تعاوني بين الشركات.
الهدف الرئيسي للبرنامج هو تحديد الأساليب التي يمكن أن تصل إلى نطاق المرافق العامة بحلول عام 2033، مما يعني أن قيمة مخرجات الحوسبة للنظام الكمي تتجاوز نفقاته الرأسمالية والتشغيلية.
أساليب الشركات الأربع
حالياً، أضافت DARPA أربع شركات إلى المرحلة C، حيث شاركت Microsoft و PsiQuantum بالفعل كجزء من برنامج تجريبي لأهداف مماثلة تحت مسمى "أنظمة غير مستكشفة للحوسبة الكمية على نطاق المرافق العامة" (Underexplored Systems for Utility-Scale Quantum Computing، اختصاراً US2QC). وتستخدم كل شركة من الشركات الموجودة الآن في المرحلة C أسلوباً مختلفاً في الحوسبة الكمية.
تستخدم Atom Computing ذراتاً محايدة كبتات كمية، ويضم نظامها المقترح أكثر من 1,200 ذرة محايدة مثبتة بصرياً في مصفوفة. بينما تستخدم Diraq بتات كمية تعتمد على سبين السيليكون، وهي إلكترونات مفردة محبوسة في بوابات كهروستاتيكية دقيقة. وتسعى الشركة إلى التحقق من رقائقها المصنعة في مصانع 300 مم، بهدف وضع أكثر من مليوني بت كمي فيزيائي على رقاقة واحدة قبل عام 2031. وتستخدم IonQ أيونات محبوسة كبتات كمية، وأطلقت مؤخراً وحدة معالجة كمية (QPU) من طراز Superion 256، المصممة لتناسب رفوف الخوادم، وسيتم تقييم ما إذا كانت سهولة تصنيعها تلبي أهدافها على نطاق المرافق العامة.
تتبنى IBM نهجاً كاملاً في الحوسبة الكمية، باستخدام بتات transmon كأجهزة حوسبة كمية، مع تطوير برمجيات مفتوحة المصدر لتشغيل هذه الأجهزة وإتاحتها عبر السحابة.
قال مدير تنفيذ QBI، Micah Stoutimore، في بيان صحفي: "يتطور مجال الحوسبة الكمية بسرعة، ونتوقع بشكل متزايد أن يتمكن شخص ما من بناء حاسوب كمي على نطاق المرافق العامة قبل عام 2033. لا نزال نجهل أي فريق أو أسلوب تقني سيتمكن من تحقيق هذا الهدف. لذلك، تقوم QBI بتقييم كل مسار بناءً على مزاياه الخاصة، وتستمر في استقطاب أساليب جديدة واعدة."
مستقبل الحوسبة الكمية وتحدياتها
تُعتبر الحوسبة الكمية مفتاح الحوسبة المستقبلية، وقادرة على حل مجموعة متنوعة من المشكلات المعقدة. لا يمثل برنامج QBI التابع لـ DARPA مجرد محفز للتطور التقني، بل يشكل معلماً مهماً لتجارية الحوسبة الكمية. وعلى الرغم من التحدي المتمثل في ارتفاع معدلات الخطأ حالياً، تقوم الشركات المختلفة بإجراء اختبارات فعلية عبر مسارات تقنية متنوعة، مما يعكس تنوع القطاع وقدرته التنافسية. ستسهم هذه الجهود في تحديد أنجع أساليب الحوسبة الكمية، ودفعها نحو نطاق المرافق العامة في المستقبل، مما يعزز التقدم التقني والتطبيقات.