جزء من كمبيوتر IBM Quantum System Two.تصوير: أنجيلا فايس / وكالة الصحافة الفرنسية عبر جيتي

يتم تقديم ادعاءات بتحقيق قفزات في الحوسبة الكمومية بشكل يومي تقريبًا، ولكن من الصعب الحكم على التقدم عندما تستخدم كل مجموعة بحثية مزيجها ال من الأجهزة والخوارزميات ومقاييس التقييم، مما يجعل مقارنة الأنظمة شبه مستحيلة. الآن، يحاول الباحثون تسهيل رسم أداء الآلات الكمومية.

كجزء من الجهود المستمرة، قام اتحاد من الباحثين في المملكة المتحدة بإنشاء مجموعة من المقاييس يقولون إنها طريقة شاملة لقياس أداء أجهزة الكمبيوتر الكمومية. لقد نشروا العمل إلى جانب مكتبة من البرمجيات مفتوحة المصدر دعا QCMet¹. بشكل منفصل، أطلقت مجموعة تضم شركة التكنولوجيا العملاقة IBM وشركة Algorithmiq للبرمجيات الكمومية ومقرها هلسنكي متتبع المزايا الكمية الشهر الماضي كوسيلة للمقارنة التجارب التي تدعي إظهار “الميزة الكمية” – أي كفاءة أو دقة أفضل من تلك الموجودة في الآلة الكلاسيكية.

«يتساءل الناس: متى ستكون الحوسبة الكمومية مفيدة؟» أعتقد أنه سؤال هزلي إلى حد ما للإجابة عليه دون بعض البيانات. يقول جيمس ويتفيلد، عالِم فيزياء الكم بكلية دارتموث في هانوفر، نيو هامبشاير: «أعتقد أن الحصول على إجابات مبنية على البيانات هو بالضبط ما تسعى إليه مثل هذه المبادرات».

تقوم أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية بتشفير المعلومات في وحدات بت يمكن أن تكون إما 1 أو 0. تعتمد أجهزة الكمبيوتر الكمومية بدلاً من ذلك على البتات الكمومية، أو “الكيوبتات”، باستخدام أي نظام – مثل الحلقات الضوئية أو الصغيرة فائقة التوصيل – التي يمكن وضعها في حالة 1 و0 في الوقت نفسه. يجعل الفيزيائيون الكيوبتات تتفاعل بطرق يأملون أن تسمح لهم بإجراء أنواع معينة من الحسابات بشكل أسرع بكثير مما قد يكون ممكنًا.

بعض المجموعات قاموا بإنشاء أجهزة كمبيوتر كمومية تحتوي على أكثر من 1000 كيوبت. لكن الحفاظ على أنظمة أكبر من أي وقت مضى أثناء تشغيل الكمبيوتر يمثل تحديًا.

عند نشر نتائجها، غالبًا ما تسلط شركات الحوسبة الكمومية الضوء على عدد الكيوبتات في أجهزتها كمؤشر على مدى تقدمها. لكن هذا لا يروي القصة كاملة: غالبًا ما تكون المقاييس الأخرى أكثر صلة، مثل معدلات الخطأ وعدد الكيوبتات التي يمكن توصيلها أو ربطها. تسخيرها في كل عملية حسابية.

وليس من الواضح دائمًا كيف تحسب الشركات الأرقام التي تعلن عنها. قام مشروع QCMet – بقيادة باحثين في مختبر الفيزياء الوطني (NPL) في تدينجتون بالمملكة المتحدة – ببناء قائمة من المقاييس والخوارزميات لالتقاط أداء وقدرات جميع أنواع أجهزة الكمبيوتر الكمومية، بالإضافة إلى نشر البرامج للمساعدة في توحيد كيفية إجراء كل قياس.

يقول أبهيشيك أغاروال، عالِم فيزياء الكم في NPL، وهو جزء من المشروع: “لا ينبغي عليك استخدام (متري) واحد فقط لإخبارك أيهما “الأفضل”، بل يجب أن تكون لديك ة أكبر”. ويقول إن الاستقرار هو أحد العوامل التي يتم تجاهلها في كثير من الأحيان. في بعض الأنظمة، “إذا قمت بتشغيل شيء ما الآن، وليس حتى بعد دقيقتين، فيمكنك الحصول على نتائج مختلفة تمامًا”.

يقول ويتفيلد إن استخدام مجموعة من المقاييس يمكن أن يساعد في تنسيق أنواع النتائج التي يبلغ عنها الباحثون، وتحسين المقارنات بين أجهزة الكمبيوتر الكمومية، فضلاً عن قابلية التشغيل البيني. يتمتع كل نوع من الكيوبتات بنقاط قوة ة به، وفي بعض الأحيان تقوم الشركات بالإبلاغ فقط عن المقاييس التي تناسبها. يقول ويتفيلد: “يبدو الأمر كما لو أنهم لا يريدون منك المقارنة بين الأجهزة”.

يهدف Quantum Advantage Tracker إلى المساعدة في مقارنة الأجهزة الكمومية عن طريق قياس مدى جودة أداء أجهزة الكمبيوتر الكمومية في تطبيقات معينة، مقارنة بأجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية. ادعاءات الميزة الكمية – في كثير من الأحيان لتطبيقات غير معروفة ومحددة للغاية – عادة ما يتم إبطالها بسرعة بمجرد قيام الباحثين الخارجيين بتحسين أداء الأساليب الكلاسيكية. يقول ويتفيلد إن جهاز التتبع يمكن أن يساعد في مراقبة قوائم المرمى دائمة الحركة.