الحوسبة الكمية، وهي مجال رائد يسخر مبادئ ميكانيكا الكم لمعالجة المعلومات، لديها إمكانات هائلة لإحداث ثورة في عالم التكنولوجيا والعلوم. من خلال الاستفادة من الخصائص غير العادية للبتات الكمية، أو الكيوبتات، مثل التراكب والتشابك، تتمتع أجهزة الكمبيوتر الكمية بالقدرة على تجاوز قيود أنظمة الحوسبة التقليدية، مما يوفر سرعة وكفاءة ودقة غير مسبوقة.
بالمقارنة مع أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية التي تعمل بطريقة خطية، تعمل الحوسبة الكمية على مستوى مختلف تمامًا. يتيح هذا الاختلاف الأساسي لأجهزة الكمبيوتر الكمية معالجة الحسابات والخوارزميات المعقدة بشكل أسرع وبدقة أعلى. وبالتالي، فإن ظهور الحوسبة الكمية يمهد الطريق لتطورات تحويلية في مختلف المجالات، لا سيما في مجال الذكاء الاصطناعي (AI).
ما هي الحوسبة الكمية ؟
دعونا نستكشف مفهوم الحوسبة الكمية من خلال المقارنة. تخيل أن لديك مكتبة كبيرة وتحاول العثور على كتاب معين. في الحوسبة التقليدية، يمكنك البحث عن الكتاب من خلال فحص كل رف كتب وحجز واحد تلو الآخر حتى تجد الكتاب المطلوب. يمكن أن يكون هذا النهج الخطي مستهلكًا للوقت وغير فعال، خاصةً إذا كان الكتاب الذي تبحث عنه يقع في نهاية المكتبة.
ومع ذلك، عند استخدام الحوسبة الكمية، يمكنك أن تتخيل أن كل كتاب في المكتبة يمثل احتمالًا أو حلاً مختلفًا. بدلاً من البحث خطياً، يمكن للكمبيوتر الكمومي استكشاف جميع الكتب في وقت واحد، وذلك بفضل مفهوم التراكب (superposition). يمكنه النظر في جميع المسارات الممكنة في وقت واحد وتحديد موقع الكتاب المطلوب على الفور.
تستخدم الحوسبة الكمية الكيوبتات، والتي يمكن أن تمثل حالات متعددة في وقت واحد، وتجمع بين 0 و 1. يسمح هذا لأجهزة الكمبيوتر الكمية بإجراء حسابات متوازية وتحليل عدد كبير من الاحتمالات في جزء بسيط من الوقت الذي تستغرقه أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية لفعل الشيء نفسه.
التأثير على الذكاء الاصطناعي
كما هو موضح، تحتوي الحوسبة الكمية على حالات استخدام متعددة عبر الصناعات المختلفة وقد ساعدت في حل مشكلات معقدة. ويرد أدناه وصف لبعض حالات الاستخدام.
إدارة حركة المرور
ضع في اعتبارك سيارة إسعاف تسابق عبر حركة المرور في ساعة الذروة، تحمل مريضًا في حالة حرجة. كل لحظة تمر لها أهمية قصوى. يحتاج السائق بشكل عاجل إلى تحديد الطرق الأقل ازدحامًا لضمان رحلة سريعة وفعالة. بينما تحلل أجهزة الكمبيوتر التقليدية ظروف الطريق بالتتابع، تمتلك الحوسبة الكمية القدرة الرائعة على تقييم جميع الطرق المحتملة في وقت واحد، مما يمكنها من تحديد الاقتراح الأمثل بسرعة.
الرعاية الطبية
في حالة علاج مريض في حالة حرجة يعاني من حالات معقدة، غالبًا ما تعقد المستشفيات مجلسًا طبيًا يتألف من متخصصين من مختلف المجالات. يتعاون هؤلاء الخبراء لاستكشاف خيارات العلاج المختلفة وإيجاد الحل الأكثر فعالية. ومع ذلك، يمكن أن يستغرق هذا النهج وقتًا طويلاً، ويؤدي إلى إبطاء عملية صنع القرار. من ناحية أخرى، فإن الحوسبة الكمية لديها القدرة على إحداث ثورة في هذه العملية.
من خلال إدخال إمكانيات مختلفة في نظام الحوسبة الكمية وتزويده ببيانات تاريخية تتوافق مع الحالات الطبية المماثلة، يمكن للحوسبة الكمية تقييم الفعالية المحتملة لكل نهج بسرعة وتقديم الاقتراحات المثلى. تمكن هذه الميزة الكمية المتخصصين في الرعاية الصحية من الحصول على رؤى قيمة في إطار زمني أقصر بكثير. (اقرأ أيضًا: 9 استخدامات للذكاء الاصطناعي التوليدي في الرعاية الصحية)
التعلم الآلي
يمكن أن توفر الحوسبة الكمية المسرح المثالي للتعلم الآلي من خلال توفير البيانات الصحيحة بشكل أسرع. يدور التعلم الآلي حول الكمبيوتر الذي يتعلم من البيانات والقدرة على إنشاء أو فهم الأنماط، تمامًا كما يفعل الدماغ البشري. ومع ذلك، في كثير من الحالات، قد يكون التعلم الآلي مقيدًا بسبب رداءة نوعية البيانات وبطء توافر البيانات. يمكن للحوسبة الكمية أن تحسب أحجامًا ضخمة من البيانات بسرعة وتوفر الشيء نفسه للتعلم الآلي.
التشفير والأمن
يتعلق التشفير والأمن بتأمين البيانات من الوصول غير المصرح به. من المرجح أن تنقل الحوسبة الكمية التشفير والأمان إلى مستوى أعلى حيث يصبح الوصول غير المصرح به إلى البيانات أصعب بكثير من ذي قبل. ومع ذلك، هناك طريقتان لعرض دور الحوسبة الكمية في التشفير والأمن. أحد الآراء هو أن الحوسبة الكمية يمكن أن تستخدم الكيوبتات لحساب جميع الطرق الممكنة لمحاولات خرق البيانات وتوفير البيانات المناسبة لتقوية المعلومات. لكن الرأي المعاكس هو أن الحوسبة الكمية يمكن أن تأتي بنتائج عكسية أيضًا لأن الهاكرز يمكنهم استخدامها لحساب الطرق المختلفة الممكنة بسرعة لخرق خادم يحتوي على بيانات شديدة السرية.
انتقاد
على الرغم من جميع المزايا الهائلة التي يمكن أن تقدمها الحوسبة الكمية، هناك بعض العيوب. هذا لا يعني أنها فكرة سيئة، بل يعني فقط أنه من المفيد أولاً تحديد مقدار الضجيج في السرد وكم هو جوهري. فيما يلي بعض النقاط التي توفر التحقق من الواقع للضجيج حول الحوسبة الكمية.
- الحوسبة الكمية باهظة الثمن وحتى الآن، بعيدًا عن متناول المؤسسات التي ليس لديها ميزانيات كبيرة ومستدامة لها. يشبه استوديو الحوسبة الكمية غرف الكمبيوتر في الزمان الذي بدأت فيه أجهزة الكمبيوتر حديثاً – كانت ضخمة ومكلفة وتتطلب صيانة. لا يمكن لكل المنظمات أن تفعل ذلك.
- قد تكون الحوسبة الكمية أكثر فعالية من الحوسبة العادية ولكنها حساسة للغاية للضوضاء أو البيانات. هذا يعني أن البيانات التي تتغذى عليها يجب أن تكون دقيقة وفي تنسيق تقبله، وإلا فإنها ستولد أخطاء. كان تصحيح الخطأ أحد أكبر التحديات في الحوسبة الكمية. الأخطاء التي يولدها عندما لا يتمكن من معالجة الضوضاء معقدة للغاية وتستغرق وقتًا طويلاً لتصحيحها.
- المخاوف بشأن إساءة استخدام الحوسبة الكمية ضخمة. على الرغم من كل حدودها، يمكن للحوسبة الكمية فتح أصعب التشفيرات. فكر في العواقب الكارثية عندما يستخدم المتسللون ذوو النوايا الخبيثة الحوسبة الكمية. وتحاول البلدان اكتساب ميزة المحرك الأول فيما يتعلق بذلك. قام رئيس الولايات المتحدة الأمريكية جو بايدن بتوقيع قانون التأهب للأمن السيبراني في الحوسبة الكمية لتمكين مكتب الإدارة والميزانية (OMB) من اعتماد الحوسبة الكمية. لكن ليس بامكان جميع البلدان فعل ذلك بشكل موحد و عدم المساواة يخلق مشكلة بين الدول.
الخاتمة
تعد الحوسبة الكمية احتمالًا رائعًا، في انتظار القيام بأشياء عظيمة، كما هو واضح من حالات الاستخدام المختلفة. ومع ذلك، لا تزال هناك مشاكل تتعلق بالتكلفة، والاستدامة، والقدرة على تحمل التكاليف، وتوافر البيانات، ومسألة الأخلاقيات. من بين تلك القائمة، يبدو أن توافر البيانات والأخلاقيات هما أكبر التحديات التي تواجه التكنولوجيا، حيث من المتوقع أن تنخفض التكاليف بمرور الوقت. تتقدم بعض البلدان من حيث تسريع تطوير الحوسبة الكمية ولكن لا يوجد ضمان أو إطار عمل بأن هذه البلدان لن تستخدم الحوسبة الكمية بطرق تضر بالبلدان الأخرى.
