مهام الحاسوب الكمومي!

أُعطي للحاسوب واجباً لكن مهلاً الحاسوب المُستعمل ليس مألوفاً، بل هو حاسوب كمّي، وفي لحظة قام الحاسوب بتجزئة الواجب إلى الآلاف من الإصدارات لنفس الواجب، ماذا سيفعل بها؟

- الحاسوب الكمومي

أُعطي للحاسوب واجباً لكن مهلاً.. الحاسوب المُستعمل ليسا مألوفا، بل هو حاسوب كمّي!
وفي لحظة قام الحاسوب بتجزئة الواجب إلى الآلاف من الإصدارات لنفس الواجب، كل إصدار يعمل من جزئية معينة من الواجب، وفي النهاية، انتهت الإجابة عن المسائل في ثوانٍ معدودة، حيث اجتمعت تلك الإصدارات جميعها، وقامت بإنتاج الإجابة النهائية عن طريق اجتماع كل الاصدارات والتوفيق بينها ..
• إذن ما الفرق بين الكمبيوتر العادي والكمبيوتر الكمي؟

هذا السؤال قد يكون فيه انتقاص من حق و قوة الكمبيوتر الكمي، لماذا؟
فَفي حين أن الكمبيوتر العادي يتعامل بنظام الـ bit، أي في حالة الـ 0 أو الـ 1 كما بالـ matrix (المصفوفات) ، فإن الكمبيوتر الكمي يتعامل بمنطق "أنا في كل مكان" ففي حالة قطعة واحدة انفصامية يكون في حالة 0 أو 1 ، أو 0 و 1 مجتمعين معاً، هذا ما يفسر حل الواجب في ثوانٍ معدودة. أي أنه لا ينظر للإحتمالين اثنين فقط للإجابة (صح/خطأ) بل بإحتمالات عدّة. فمثلا لو تم ترميز الصح بـ | 1 | بينما لخطأ بـ | 0 | سنبقى في دائرة مغلقة من احتمالات الاجابة، الصفر او الواحد ! ولتقريب المغزى. لو سئلت الحاسوب (كمبيوتر) الكمّي، كيف حالك ؟ سيجيب بخير -صح |1| - او لست بخير -خطأ |0| - (هنا لا جديد عن سلفه الكمبيوتر العادي) إلا أن الكمّي بإمكانه الإجابة بأي اجابة كانت. كـ < انا مشغولٌ . دعني وشأني > غير المتوقعة، بخيرٍ أم لا !!

و لكي تفهم كيف يقوم الكمبيوتر الكمّي بهذا، عليك أن ترجع إلى نظرية الكم، وتنظر معي إلى هذا العالَم العجيب الذي قال عنه بعض العلماء " نحن بعالم ألِيس في بلاد العجائب ! "و الذي يقصد به العالم في مستوى ما دون الذرات، أخذا بما قاله -نيلس بور- حرفيا عنه < إن لم تكن ميكانيكا الكم قد صدمتكَ بعمق، فأنت لم تفهمها بعد>

في البداية عليك أن تفهم لماذا وُجِدت الفيزياء الكُمومية - Quantum physics -؟ ولماذا قام العلماء بإستبدال الفيزياء الكلاسيكية بفيزياء الكمّ لتفسير الظواهر على مستوى الذري؟
عليك أن تأخذ في اعتبارك أن هناك عالَمين حولنا! عالمنا " المألوف" هذا الذي فيه المياه والهواء والكائنات ومختلف المواد. والعالم الذري الذي توجد به أجزاء المادة فيما يعرف بالذرات والإلكترونات وغيرها.. ، البالغةُ بالصغر و المتنقلة بسرعات هائلة.
و في هذا الآخير. الفيزياء الكلاسكية -فيزياء نيوتن- مكتوفة الايدي بمعنى الكلمة عن مجابهة غرابة ذلك العالم. إذ أن قوانينها لا تنطبق على الجسيمات دون الذرية، مثل البروتونات والنيوترونات والإلكترونات وغيرها. كما أنها عاجزة عن تفسير مختلف الظواهر الطبيعية التي تحدث في هذا العالم دون الذري أو (Micro particles) فبدأ العلماء بطرح مجموعة من الفرضيات واختبارها على الجسيمات تحت الذرية إلى أن توصولوا إلى نظرية شاملة تدرس و تفسر تلك الظواهر اعتمادا على قوانين مختلفة تماما عن قوانين الفيزياء الكلاسيكية، بل ومخالفة للمنطق والمباديء العقلية أحيانا! وأسموها النظرية الكمية أو ميكانيكا الكم، ومن هنا جاءت فيزياء جديدة مختلفة تماماً عن الفيزياء الكلاسيكية، وهي فيزياء الكم.

فالحاسوب (الكمبيوتر) العادي يعمل كما أشير أعلاه بالاعتماد على خانة من نظام ثنائي ليس لها إلا احتمالين فقط وهما "0" أو "1"، وهو ما يعرف بـ "البت". أما الحاسوب الكمي فيعتمد على "الكيوبت" وهي اختصار لـ (كوانتوم بت) أي "البت الكمي".
و قد قام أجرى - أندرياس فيك- أستاذ الفيزياء بجامعة الرور في مدينة بوخوم الألمانية، بحثا لتوضيح طريقة عمل الحاسوب الكمي من خلال وضع شفرات للاحتمالين المتاحين لوحدة "الـ bit " مستفيدا في ذلك من الخواص المتعددة للإلكترونات بهدف إنتاج ما يعرف بوحدات البت الكمية. و يوضح -فيك- الأمر قائلا: "الانتقال من وحدة البت إلى وحدة البت الكمي يزيد من قدرات الحواسيب بشكل مذهل". وراقب العلماء حركة الإلكترونات من خلال سطح معدني إذ يتحرك الإلكترون عادة إما في مسار "0" أو "1".
وعندما قام الباحثون بدمج المسارين، تحركت الإلكترونات فيهما سويا مما يزيد من أبجديات تعامل الحاسوب مع البيانات. وحتى الآن لا يعرف العلماء بالضبط مدى إمكانيات الحاسوب الكمي.

#الفيزياء_العملية

*الفيزياء الكلاسيكية: هي التي تدرس وتفسر حركة وتصرفات الأجسام الكبيرة (Macro particles) مثل: الجزيئات المادية والأحجار وأجسامنا والسيارات والسفن وكذلك الكواكب والنجوم والمجرات ... إلخ.
*فيزياء الكم: وهي التي تدرس وتفسر حركة وتصرفات الجسيمات الدقيقة، مثل: البروتونات والنيوترونات والإلكترونات والكواركات، يعني جميع الأجسام التي تصغر الذرة حجماً.