ورقة علمية: الأفضلية الحسابية المتأتية من تراكب البوابات الكمية بعدة ترتيبات زمنية
المؤلفون: مارسيو م. تادي، جيمي كاريني، دانيال مارتينيز، تانيا غارسيا، نايدا غيريرو، أليستر أبوت، ماتيوس أراوجو، سيريل برانسيارد، إستيبان غوميز، ستيفن والبورن، لياندرو أوليتا، وغوستافو ليما
طور الباحثون في معهد الابتكار التكنولوجي في الإمارات العربية المتحدة تقنية جديدة في الحوسبة الكمية يمكن من خلالها أن يساعد تبديل ترتيب الأحداث في إيجاد حلول لأنواع جديدة من المشاكل. وتعد هذه نظرة جديدة على ظاهرة التراكب الكمي التي تم تطبيقها سابقاً على حالة البتات الكمية في الكيوبتات.
ولكن من الناحية الفنية، هذا لا يعكس الترتيب السببي للأحداث التي وقعت بالفعل. ومن جانبه، قال لياندرو أوليتا، المدير التنفيذي لخوارزميات الكم لدى معهد الابتكار التكنولوجي والذي شارك في تأليف الورقة البحثية: ""سيكون ذلك أشبه بالسفر عبر الزمن نحو الماضي، أي أنه أمر مستحيل"". ومن الجدير بالذكر أن معهد الابتكار التكنولوجي تعاون في هذه الورقة مع فريق دولي من الباحثين من تشيلي والبرازيل وفرنسا وإسبانيا وسويسرا.
وأضاف أوليتا: ""لا يمكننا استخدام هذه العملية لحالات الاستخدام العامة، إذ إنه مشابه لشريط ورقي يتم توجيهه إلى أشخاص مختلفين يقرؤون ويكتبون التعليمات بأوامر مختلفة في نفس الوقت.""
المنطق الجديد والغريب
تعتمد أجهزة الحاسوب الكمية التقليدية (حيث يكون للبوابات الكمية ترتيب زمني محدد) على التراكب الكمي أيضاً، ولكن الفرق هو أنها تستخدم تراكبات ذات حالات كيوبت مختلفة، أما تراكبات أوامر البوابة فهي متشابهة. يوفر هذا النهج الجديد دائرة تكون فيها الاتصالات بين البوابات المختلفة (المكافئ الكمي للكابلات التي تربط الترانزستورات المختلفة في الدائرة) في حالة تراكب كمي.
وعلق أوليتا على هذا الموضوع قائلاً: ""يعد الأمر مثل أخذ التراكب والتشابك لمستوى أعلى في التسلسل الهرمي، إذ تستخدم أجهزة الكمبيوتر الكمية التقليدية تراكبات حالات الكيوبت، أما ما نقوم به فيستخدم تشابك حالات الكيوبت بالإضافة إلى تشابك الأوامر التي يتم فيها تطبيق العمليات في الدائرة الكمية على الكيوبتات.""
والآن بعد أن أثبت الباحثون جدوى هذا النموذج عملياً، أصبح من الممكن للمجتمع العلمي البدء في إيجاد طريقة لاستخدامه.
درس الباحثون التراكب السببي من الناحية النظرية وأظهروا إمكانية تطبيقه لأبسط حالات الاستخدام التي تتمثل في حدثيْ تراكب فقط. ومع ذلك، لم يتطرق أحد للأحداث المختلفة التي قد يوجد فيها مستوى أكبر من التطبيقات الجديدة،وهذا البحث يأخذ المثال المعروف قط شرودنجر إلى مستوى جديد بالكامل.
وفي إطار أجهزة الحاسوب الكمية الموجودة حالياً، يمكن تشبيه الكيوبتات بقطة محبوسة في صندوق يوجد فيه سم يمكن أن ينبعث بنسبة 50٪، أي يمكن القول بأن حالتي ""حي"" و""ميت"" يمكن انطباقها على القط إلى حين فتح الصندوق. ويمكن مقارنة آخر التجارب بموقف تحدث فيه أربعة أحداث ""تموت القطة أم لا"" و""يتم إطلاق السم أم لا"" و""ينبعث الفوتون أم لا"" و""هل الذرة نشطة أم لا"" في مجموعة تضم أربعة ترتيبات زمنية مختلفة في نفس الوقت.
ومن جانبه، يأمل أوليتا أن تساهم الجهود البحثية القائمة في هذا المجال أن تُلهم علماء الرياضيات وعلماء الكمبيوتر لاكتشاف تطبيق مفيد لهذا التأثير الجديد والمثير للاهتمام،
وقال: ""تعمل طريقتنا الجديدة على شكل منصة انطلاق لاستكشا
ف تطبيقات خوارزمية جديدة في هذا النموذج الحوسبي الكمي الجديد وغير التقليدي، حيث نتوقع ظهور تطبيقات مفيدة له"".ومن الجدير بالذكر أن البحث في التراكب الكمي للأوامر السببية هو في نفس المرحلة التي كانت فيها الحوسبة الكمية قبل أن يكتشف بيتر شور خوارزمية عملية للعوامل الأولية مع بعض التطبيقات مثل كسر رموز التشفير. وأضاف أوليتا: ""نريد العثور على خوارزمية شور للتراكب الكمي للترتيب السببي""."