الحاسوب يحقق قفزة كمية

ان تعبير " كمية" في عنوان هذا المقال يتعلق بفيزياء الكم أو الكوانتم. ومن حيث المبدأ، فان الحاسوب، الكمي يعتمد في عمله على قوانين فيزياء الجسيمات دون الذرية من أجل معالجة كميات كبيرة من البيانات، وبسرعة الضوء!

لكن هذاه الحواسيب تعاني من نقطة ضعف واضحة، وهي أنها ضعيفة وغير محمية تجاه التأثيرات الخارجية: فأي تشويش حراري أو عدم انتظام في التيار الكهربائي قد يشوه المعلومات التي يعالجها الجهاز، لكن رجال العلم لا يقفون أبدا مكتوفي الأيدي تجاه أية مشكلة. وهذا ما فعله الباحثون في جامعتي رايس وبرنستون الأمريكيتين، اذ يبدو أنهم قد توصلوا الى وسيلة لتجاوز هذه السلبيات.

نعلم أن الحاسوب الرقمي التقليدي يتعامل مع البيانات بتمثيلها حسب النظام الثنائي، أي باستخدام الرقمين 1 ، 0 ( واحد وصفر ) وهي التي يطلق عليها التعبير بت Bit. أما في الحاسوب الكمي، فان البيانات تخزن على شكل بتات كمية ( أرقام ثنائية كمية)، وقد نحت لها العلماء الاسم qubit ويعبر عن مجموعات من الالكترونات.

وحسب فيزياء الكم، فان هذه المجموعات يمكن أن توجد بأكثر من حالتين. وهذا يعني أن بامكانها أن تحمل معلومات أكثر مما يحمله الحاسوب التقليدي، وبالتالي فان سرعة المعالجة تكبر. ويمكن تشبيه ذلك بنادل، أي غرسون، في مطعم. فالنادل الذي يحمل ثلاثة أطباق أو أكثر، تكون كفاءته في الخدمة أكبر مما لو حمل طبقين اثنين فقط في كل مرة.

قلنا أن مشكلة الحواسيب الكمية تكمن في ضعفها تجاه المؤثرات الخارجية، فاذا تعرض الحاسوب الى مجال كهربائي عشوائي فان مجموعات الالكترونات، التي تنقل المعلومات، تتشوش ويتأثر عملها. لكن الفيزيائي رْوِي- روي دو Rui – Rui Du ، من جامعة رايس، وزملاءه، يعتقدون بأنهم قد وجدوا حلا لهذه المشكلة، وذلك باستخدام مزيج من الالكترونات الفائقة البرودة والمحصورة في " مصائد مغنطيسية" “Magnetic traps” يطلق على هذا المزيج الالكتروني المصطلح " سوائل هول الكمية، وهو يبدو أقدر على تحمل التأثيرات الخارجية، اذ تتصرف الالكترونات كما لو أنها تمتلك ذاكرة داخلية تتعلق بحالتها قبل أن تتعرض للتشويش، مثل نادل المطعم الذي يحمل ورقة مسجلا عليها طلب الزبون، ويعود إليها إذا تعرض إلى مؤثرات أنسته تفاصيل الطلب.

متى يمكننا اذن أن نتحول الى الحاسوب الكمي؟ يرفض دو أن يجيب على هذا السؤال، ويقول: لا يمكنني أن أتوقع الزمن اللازم لانجاز أبحاثنا في هذا المجال، لكن ما حققناه مؤخرا يعتبر خطوة هامة نحو ابتكار الحاسوب الكمي.

Focus (217) July, 2010 p 17