الحواسيب الكمومية
في الخريف الماضي، أعلنت شركة جوجل أنها عانت من التفوق الكمومي المحرَز. إذا كان ذلك يبدو مقيدًا قليلاً ولا صلة له بالمستخدم العادي، ففكر بالأمر مجددًا. ماذا فعل فريق جوجل، بصورةٍ أساسية، كانوا يستخدمون حاسوبًا كموميًا لحل المشكلة التي خدعت حتى أكثر حاسوب متفوق. مبهر، ألم تكن لتوافق؟
والأكثر من ذلك، أن حالة الحوسبة الكمومية تتمتع بتأثير مباشر على أمن البيانات. ومع ذلك، لا تعتمد العديد من طرق الحماية في العالم الرقمي على كونها غير قابلة للكسر وحسب، بل على كونها غير قابلة للاختراق مع مقدار معقول من الوقت. هنا، نلقي نظرة على لعبة جوجل الجديدة ونفكر فيما إذا يجب علينا القلق بشأن استخدام مجرمي الإنترنت لها في يوم ما لاختراق حياتنا.
ما هو الحاسوب الكمومي؟
الفرق الرئيسي بين الحواسيب الكمومية والنوع الناقل التقليدي الذي نستخدمه حاليًا هو طريقة تعاملها مع البيانات. الأجهزة المألوفة لدينا — بدءًا من الهواتف الذكية والحواسيب المحمولة وحتى حاسوب ديب بلو الفائق المتخصص في لعبة الشطرنج — يخزن كل شيء في bits، وهو الاسم الذي يُطلق على أصغر وحدة معلومات. يمكن أن يأخذ البت إحدى قيمتين: 0 أو 1.
بالتفكير في المصابيح الكهربائية: فهي إما قيد التشغيل على (1) أو قيد إيقاف التشغيل على (0). الملف الموجود على قرص كمبيوتر يبدو مثل مجموعة من المصابيح الكهربائية، بعضها مضاء، وبعضها الآخر مطفأ. مع التحصن بكل تلك المصابيح الكهربائية، يمكنك تشفير المعلومات، مثل عبارة “ألبرت كان هنا” أو صورة للموناليزا.
عندما يقوم جهاز ذو حالتين بحل مشكلة، فعليه تشغيل تلك المصابيح الكهربائية وإيقاف تشغيلها باستمرار، وكتابة الحسابات الداخلية ومسحها لمنعها من تشويش الذاكرة. وهذا يستغرق وقتًا، لذلك إذا كانت المهمة معقدة للغاية، فسيفكر الحاسوب لمدة طويلة للغاية.
الحواسيب الكمومية، وبخلاف الحواسيب الأقدم، تخزن وتعالج البيانات باستخدام البِت الكمومي، أو qubits لفترة قصيرة. لا يمكن “تشغيلها” و”إيقاف تشغيلها” وحسب لكن يمكنها أن تكون في حالة انتقالية أو حتى قيد التشغيل and وقيد إيقاف التشغيل في ذات الوقت. مع متابعة تشبيه المصباح الكهربائي، يعتبر الكيوبت مثل مصباح قد أطفأته لكنه مستمر في الوميض. أو مثل قطة شرودنغر، الذي يُعتبر في نفس الوقت حيًا وميتًا.
توفر مصابيح الإضاءة الموجودة في الكمبيوتر الكمي والتي تعمل وتتوقف تشغيلًا لقدر كبير من الوقت. ولذلك، يمكن للكمبيوتر الكمومي حل المشكلات المعقدة أسرع حتى من أقوى جهاز تقليدي. تدعي شركة جوجل أن آلتها الكمومية، سيكامور، أجرت حسابات في مدة تزيد عن 3 دقائق بقليل كانت لتستغرق 10,000 سنة في حاسوب فائق عادي. ومن هنا يأتي مصطلح “السيادة”.
الحواسيب الكمومية في الحياة الواقعية
لقد اتفقنا على أن الحواسيب الكمومية ذكية للغاية عندما يتعلق الأمر بحل المشكلات المعقدة للغاية. لذلك، لماذا لم يتم إدخال عصر الناقل إلى كتب التاريخ بالفعل؟ لأن التكنولوجيا الكمومية لا تزال حديثة، وحالة “وميض المصباح الكهربائي” غير مستقرة للغاية — دون ذكر أنه كلما احتوى النظام على وحدات الكيوبت، كلما كان تحقيق الاستقرار أكثر صعوبة. وتتوقف جدوى الحسابات المعقدة، ضمن أمور أخرى، على عدد وحدات الكيوبت: مع مصباحين، حتى أفضلها، فلن ترسم الموناليزا.
هناك أسباب أخرى تمنع الحواسيب الكمومية من الحل محل أسلافها. تذكر أنها تعالج المعلومات بطريقة مختلفة بشكلٍ أساسي. وهذا يعني أن برامجها يجب أن تكون قد تطورت من الفراغ. لا يمكنك تثبيت نظام التشغيل Windows هكذا وحسب على حاسوب كمومي؛ ستحتاج إلى نظام تشغيل كمومي جديد بالكامل وتطبيقات كمومية.
على الرغم من أن العلماء وعمالقة تكنولوجيا المعلومات يتعمقون في أمر الكمومية، في الوقت الحالي تعمل أجهزة الكمبيوتر الكمومية تقريبًا مثل محركات الأقراص الثابتة الخارجية، وهي متصلة بالحواسيب العادية ومتحكَّمة منها. فهي معتادة على حل المشكلات ضيقة النطاق، مثل نمذجة ذرة الهيدروجين أو البحث في قواعد البيانات. على الرغم من قوة الحوسبة الكمومية، لا يمكنك استخدامها حاليًا للدخول إلى الإنترنت ومشاهدة مقطع فيديو للقطط المتزلجة.
ومع ذلك، يظن العديد من الأشخاص أن المستقبل ينتمي إلى الحوسبة الكمومية. حيث ظهرت أول حواسيب كمومية في السوق عام 1999. اليوم، منظمات ضخمة مثل جوجل، هانيويل، وIBM (هذه الأخيرة تقدم بالفعل لعملاء وصول سحابي إلى جهاز الكمبيوتر الكمومي)، توشيبا، علي بابا، وبايدو يستثمرون بقوة في هذه المنطقة.
ومع ذلك، يستحق الأمر الإشارة إلى أن المهمة التي حلتها شركة جوجل ليس لها استخدام محدد، فيما عدا توضيح قدرات الحوسبة الكمومية. لن ننقب عن التفاصيل الدقيقة، لأنها معقدة للغاية حقًا وغير ضرورية بالمرة للمستخدم اليومي. لكن إذا رغبت في دراسة التفاصيل، فألق نظرة على تقرير جوجل.
بالمناسبة، لا يوافق الجميع على مزاعم جوجل حول 10,000 عام. IBM على سبيل المثال متأكدة أنها الحاسوب الفائق يمكنه حل نفس المهمة، وما لم يكن ذلك في 3 دقائق، يمكن في مدة لا تزيد عن 48 ساعة. لكن مع ذلك، حتى وإن كان هذا التقدير أكثر دقة، حتى غير الرياضيين سيكتشفون فرقًا ملحوظًا بين الحواسيب الكمومية والتقليدية.
لا تُعد الحواسيب الكمومية خطرًا حتى الآن
كما ترون، لا تزال الحواسيب الكمومية أكثر متعة للعلماء من أجهزة المستهلك وأدوات المخترقين. لكن هذا لا يعني بالطبع أنها لن تصبح أكثر عمليةً (وخطورةً) في المستقبل. مع أخذ ذلك في الاعتبار، خبراء أمن البيانات يضعون بالفعل خطط المعركة. لكن نعدكم بالمزيد المرة المقبلة.
