أجهزة الكمبيوتر.. ثورة عملاقة وتكنولوجيات خارقة

أجهزة الكمبيوتر التي أصبحت اليوم من أهم الأساسيات بسبب استخداماتها الواسعة في العديد من المجالات العلمية والتجارية والصناعية والعسكرية والطبية، لاتزال وبحسب بعض الخبراء تشهد تطورا متسارعا، خصوصا بعد اتساع التنافس بين الدول الكبرى والشركات المصنعة التي دخلت في حرب حقيقية لأجل السيطرة على الأسواق العالمية وذلك من خلال ابتكار وإنتاج أجهزة جديدة وبتقنيات عالية، وهو ما اثار مخاوف بعض الحكومات والدول التي تخشى في ظل اتساع رقعة الخلافات والأزمات السياسية والاقتصادية، من تأثير هذه التقنيات التي يمكن ان تسهم بقلب موازين القوى الحالية.

والحاسب الآلي أو الكمبيوتر كما تشير المصادر، هو جهاز إلكتروني قادر على استقبال البيانات ومعالجتها إلى معلومات ذات قيمة يخزنها في وسائط تخزين مختلفة، وفي الغالب يكون قادراً على تبادل هذه النتائج والمعلومات مع أجهزة أخرى متوافقة. تستطيع أسرع الحواسيب في يومنا هذا القيام بمئات بلايين العمليات الحسابية والمنطقية في ثوانٍ قليلة. وفي عام 1937م بدأت جامعة هارفارد الأمريكية في صناعة أول حاسب آلي اعتماداً على الفكرة والتصميم الذي وضعه العالم (باباج) وقد سمي "مارك1". ثم كان بعد ذلك أول حاسب آلي يعتمد على الأجزاء الإلكترونية وقد سمي هذا الحاسب " إنياك " وقد اكتمل بناءه عام 1946 تحت رعاية وتمويل وزراة الدفاع الأمريكية، واعتبر سراً محضوراً، حيث استخدم لأغراض حربية.

مخاوف أمريكا النووية

وفيما يخص اخبار هذه الاجهزة المميزة فقد، رفضت الحكومة الأمريكية السماح لشركة انتل للتكنولوجيا بتحديث أكبر كمبيوتر خارق في العالم بمساعدة الصين. وكانت الشركة الأمريكية تقدمت للحصول على تصريح لتصدير مئات الآلاف من الرقائق الالكترونية للمساعدة في تحديث كمبيوتر تيان-2 أو "درب التبانة-2"، نسبة إلى اسم المجرة التي تنتمي إليها الأرض ومجموعتنا الشمسية. ورفضت وزارة التجارة الأمريكية طلب الشركة وقالت إنها قلقة من الأبحاث النووية التي تجريها الصين باستخدام هذا الكمبيوتر.

وبشكل منفصل، وقعت انتل صفقة مع الحكومة الأمريكية، بقيمة 200 مليون دولار، لتشييد جهاز كمبيوتر خارق ضخم في أحد معاملها الوطنية. ويستخدم الجهاز الصيني الخارق 80 ألف رقاقة انتل اكسيون لإنتاج قدرة حوسبية تقدر بأكثر من 33 بيتافلوب في الثانية (وهي وحدة لقياس العمليات الكوادرليونية التي يعالجها الكمبيوتر في الثانية). ووفقا لمنظمة أفضل 500، التي تراقب أجهزة الكمبيوتر الخارقة، فإن جهاز تيان -2 تربع على عرش أقوى أجهزة الكمبيوتر في العالم على مدار 18 شهرا.

وخضعت الآلة الصينية لسلسلة من التحسينات، العام الحالي، لزيادة قدرتها على المعالجة إلى 110 بيتافلوب. وستعتمد التحديثات بصورة كبيرة على رقاقات اكسيون انتل الحديثة. وأخبرت الشركة السلطات الأمريكية عن مشاركتها في مشروع التحديث، وأخطرتها بالتقدم بطلب للحصول على تصريح تصدير. وفي ملاحظة نشرت عبر الانترنت، قالت وزارة التجارة الأمريكية إنها ترفض التصريح لشركة انتل بتصدير رقاقات لجهاز تيان-2 وكذلك لثلاثة أجهزة كمبيوتر صينية خارقة أخرى لأنها تستخدم في "أنشطة نووية." وكشف الفرع المختص بلوائح التصدير في الولايات المتحدة عن أن هذه التكنولوجيا تمثل غطاء لتصميم وتطوير وإنتاج أسلحة نووية. بحسب رويترز.

وأضافت الملاحظة أن المؤسسات الأربع التي ستعمل بها أجهزة الكمبيوتر الخارقة ستعمل ضد الأمن القومي أو مصالح السياسة الخارجية للولايات المتحدة. وقالت انتل في بيان لها:" امتثلنا للإخطار وتقدمنا بطلب الحصول على رخصة، وقوبل بالرفض، ونحن نمتثل للقانون الأمريكي." ويعتقد أن الصين تعمل على تسريع جهود إنتاج رقاقات الكمبيوتر محليا لزيادة قدرة أجهزة الكمبيوتر الخارقة الأربعة، وتكمل برنامج التحديث بمفردها دون الحاجة لشركات خارجية. وعلى الرغم من رفض الحكومة منح انتل فرصة بيع رقاقات اكسيون للصين، إلا أنها وقعت عقدا ضخما لتشييد كمبيوتر خارق "أوروا" في معمل أرجونا الوطني في الينوي. وعند الانتهاء من بنائه فمن المتوقع أن يعمل بقوة تصل إلى 180 بيتافلوب.

كومبيوتر تيانخه-2

الى جانب ذلك تصدرت الصين قائمة (توب 500) لأقوى أجهزة الكمبيوتر في العالم وذلك للمرة الثالثة على التوالي. وجاء جهاز (تيانخه-2) على القائمة التي تصدر مرتين في العام، والخاصة بتطوير ونمو أجهزة الكمبيوتر العملاقة على مستوى العالم. وسجلت الصين زيادة قدرها 20 في المئة في عدد الأجهزة التي تمتلكها مقارنة بالقائمة السابقة، في حين تراجع عدد الأجهزة التي تمتلكها الولايات المتحدة بنسبة 15 في المئة، وذلك بحسب القائمة الجديدة.

لكن الولايات المتحدة مازالت تتمتع بمكانة بارزة على القائمة إذ تمتلك وحدها 233 جهاز كمبيوتر عملاقا. وتمتلك الصين 76 جهازا، مقابل 63 جهازا في القائمة السابقة، وهو تقريبا مجموع ما تمتلكه بريطانيا (30 جهازا) وفرنسا (27 جهازا) وألمانيا (23 جهازا). وتعتبر قائمة (توب 500)، التي تصدر منذ عام 1993، مؤشرا معترفا به على نطاق واسع بشأن أجهزة الكمبيوتر العملاقة في العالم. وتخضع جميع أجهزة الكمبيوتر - في تقييمها - لمعيار موحد، وهو مؤشر بدأ العمل به منذ عام 1979 وتطور بتطوير أنظمة الحاسبات. بحسب بي بي سي.

وتقاس القدرة الحسابية لهذه الأجهزة بوحدة يطلق عليها بيتافلوب/ ثانية، وهي تعادل آف الملايين من العمليات الحسابية في الثانية الواحدة. وتصل قوة "تيانخه-2" إلى 33.86 بيتافلوب/ ثانية، ليتفوق بعد خمس سنوات على جهاز "روودرانر" الذي أنتجته شركة "آي بي إم" واحتل المركز الأول باعتباره أول جهاز يكسر حاجز 1 بيتافلوب/ ثانية. لكن نشاط الجهاز توقف في عام 2013 بسبب استهلاكه المفرط للطاقة. ويصل مجموع قدرة أجهزة الكمبيوتر العملاقة المدرجة على قائمة (توب 500) إلى 274 بيتافلوب/ ثانية. جدير بالذكر أن الحكومة الصينية تمتلك جهاز "تيانخه-2" وتشرف الجامعة الوطنية لتكنولوجيا الدفاع على عمليات تشغيله، وهو جهاز يستخدم كأداة في "البحث والتعليم".

الحواسيب الشخصية

على صعيد متصل تباطأ تراجع المبيعات العالمية للحواسيب الشخصية في العام 2014 بفضل خصوصا انتعاش السوق الأميركية، على ما كشفت مجموعتا "غارتنر" و"آي دي سي". وشرحت ميكاكو كيتاغاوا إحدى المحللات في مجموعة "غارتر" أن "سوق الحواسيب الشخصية باتت تستقر تدريجيا ... فبعدما اعتمدت الأجهزة اللوحية في الأسواق الرئيسية، عادت نفقات الاستهلاك تتجه شيئا فشيئا نحو الحواسيب الشخصية". وقد كشفت "غارتنر" عن انخفاض بنسبة 0,2% في العام 2014 مع مبيعات شملت 315,87 مليون وحدة، في مقابل تراجع بنسبة 10% العام السابق و4% في العام 2012.

أما "آي دي سي"، فهي تكلمت عن "عام صعب" في قطاع لا يزال غارقا في أزمة للسنة الثالثة على التوالي، لكنها اعتبرت أن المبيعات لم تتراجع إلا بنسبة 2,1% إلى 308,6 ملايين وحدة. وسجل أكبر نمو للسوق في الولايات المتحدة بين تشرين الأول/أكتوبر وكانون الأول/ديسمبر نسبته 13,1% في خلال عام، بحسب "غارتنر"، تلتها السوق الأوروبية التي انتعش وضعها أيضا في هذا المجال. ولفتت ميكاكو كيتاغاوا إلى التفاوت القائم بين المناطق، "فالأسواق الناضجة تشهد نموا بشكل عام، في حين أن هذا الأخير ضعيف جدا في الأسواق الناشئة ... بسبب الإقبال على الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية". بحسب فرانس برس.

وبقيت الصينية "لينوفو" في صدارة السوق، مع ارتفاع في المبيعات بنسبة 7,5% بحسب غارتنر و4,9% بحسب آي دي سي) في خلال سنة وحصة في السوق بلغت 19,4% (غارتنر) و19,9% (آي دي سي). وارتفعت مبيعات "اتش بي" الأميركية في المرتبة الثانية بنسبة 16% في خلال سنة، بحسب "غارتنر"، مع حصة في السوق بلغت 18,8% و19,7% بحسب "آي دي سي". أما المرتبة الثالثة، فهي كانت من نصيب الأميركية "ديل" التي ارتفعت مبيعاتها بنسبة 8% لتبلغ حصتها في السوق 13% تقريبا، بحسب المجموعتين.

الكمبيوتر الخارق

الى جانب ذلك تمكن علماء من إنتاج شريحة إلكترونية تحاكي عملية التنظيم التي يقوم بها المخ البشري تحتوي على مليون وحدة كمبيوترية مضغوطة تسمى "العصبون" ويقول فريق العمل المنتج لتلك الشريحة إن الكمبيوتر الخارق في حجم طابع البريد. وتتصل كل عصبون بـ 256 عصبون ليتمكن هذا العدد من التعرف على تفاصيل أي مشهد مرئي حقيقي اعتمادا على قدر قليل جدا من الطاقة. يأتي تصميم الشريحة الجديدة تكليلا لجهود التعاون الذي استغرق وقتا طويلا بين عدة جهات قادتها شركة أي بي إم إلى الانتهاء من هذا المشروع العلمي الذي نُشر في مجلة العلوم، ذي جورنال ساينس.

قال كبير معدي الدراسة، دهرمندرا مودها إن "الإجمالي التراكمي يعادل العمل الذي من الممكن أن يقوم به الفرد في 200 سنة." وأضاف أن هذا المعالج الإلكتروني هو "ماكينة جديدة لعصر جديد". ولكن الأمر سوف يستغرق بعض الوقت حتى تنتج تلك الشريحة، التي أطلق عليها العلماء اسم ترونورث، في شكلها النهائي ويبدأ استغلالها تجاريا. ويرجع ذلك إلى أن برامج التشغيل أعدت من الصفر لتستخدم في تشغيل هذا النوع من الشرائح. لذلك فهي مختلفة عن الأسلوب التقليدي الذي ظهر في الأربعينيات من القرن العشرين والذي تعتمد عليه كل أجهزة الكمبيوتر الحديثة تقريبا.

والتصميم الحالي، الذي يتضمن فصل المعالجات الإليكترونية عن وحدات الذاكرة، هو عبارة عن توفيق طبيعي لمتتابعات وعمليات رياضية. رغم ذلك، يقال إن البنية المتشابكة إلى حد بعيد والمحاكية لعمل المخ البشري، التي يُشار إليها بأنظمة نيروفورماتيك مثل ترونورث، توفر قدرا أكبر من الكفاءة في التعامل مع كميات كبيرة من البيانات في نفس الوقت. ويقول مودها إن "شريحتنا تتكامل مع العمليات الكمبيوترية والاتصال والذاكرة."

واستبدلت المعالجات المزدوجة والصفرية هنا بأخرى تقوم بعمليات كمبيوترية في شكل رؤوس. فعندما تصبح المدخلات نشطة بما فيه الكفاية، يولد العصبون الخاص بوحدة ترونورث رؤوسا ويرسلها عبر الشريحة إلى باقي العصابين مقربا إياهم من المدخل الخاص بهم. لذلك، كان من الضروري أن تكتب البرمجيات بشكل مختلف تماما عن المستخدم في كتابة نظم الشبكات ذات الرؤوس.

ونجحت آي بي إم في تطوير هذه الشريحة، ولكنها غير جاهزة لطرحه للاستخدامات التجارية بعد وترى صوفي، زميلة الاكاديمية الملكية للهندسة والأكاديمية الملكية، إن هناك دورا مستقبليا كبيرا سوف يلعبه الجيل القادم من استراتيجيات تشغيل الكمبيوتر التي تقوم عليها فكرة الشريحة الخارقة. وأضافت صوفي أنه "من الواضح أن المعالجة العددية تزداد صعوبة أثناء تنفيذ هذه المهام." وأخبرت أيضًا بأن "صور غوغل، على سبيل المثال، تقوم بمهمة رائعة للتعرف على صورة قطة، ولكنها تستخدم نظم كمبيوتر معقدة للغاية."

وتتكون شريحة ترونورث بصفة أساسية من معالجالت إلكترونية أساسية محاكية للشبكات العصبية. وتحتوي كل وحدة منها على 256 عصبون أطلقتها شركة آي بي إم في 2011. وتمكن فريق العمل بقيادة مودها من تصميم شبكة متداخلة تتكون من 64 × 64 معالج أساسي في كل شريحة لتنتج مليون عصبون إجمالا. ولأن كل عصبون متصل بـ 256 آخرين، تنتج الشريحة الواحدة حوالي 256 مليون وصلة أو شبكة. وأوضح مودها في عجالة أنه "أمر قابل للتوسع"، إذ أنه من الممكن توصيل المزيد من الوحدات مع بعضها البعض لنحصل على تجميع أكثر قوة. وأضاف أن "الأمر لا يقتصر على تحسن بنسبة 10 – 15 في المئة، فأنت تتحدث عن المزيد والمزيد من ترتيبات الزخم."

ومن أجل إلقاء الضوء على قدرات ترونورث، برمج مودها وفريقه تلك الشريحة لتقوم بخداع الإدراك البصري. فقام الفريق باستخدام مقطع فيديو مصور لبرج جامعة ستانفورد وحللت شريحة واحدة الصور المتحركة التي يتضمنها الفيديو وتعرفت على مساحة نقاط الشاشة التي تعرض المشاة، وراكبي الدراجات، والسيارات، والحافلات، والشاحنات أسفل البرج. وهناك قائمة طويلة من التطبيقات التي يمكن من خلالها استغلال الشريحة الجديدة

وتعد هذه المهام من أكثر ما يبرع المخ البشري في تنفيذه في حين تعاني أجهزة الكمبيوتر التقليدية أثناء القيام بها. وتوقع مودها أن يكون لتلك الشريحة الجديدة تطبيقات لا حصر لها في المستقبل بدءا من النظارات التي تساعد المكفوفين على استكشاف الطريق وانتهاء إلى الروبوت الذي يزيل آثار الكوارث. ولكن هناك بعض التطلعات صعبة المنال التي يأمل البعض في الوصول إليها من خلال هذا الاختراع أو ربما يتوق البعض إلى تحقيقها.

كما يعمل أستاذ هندسة الكمبيوتر بجامعة مانشستر، ستيف فيربر، على مشروع طموح مماثل لمحاكاة المخ البشري يُدعى "سبيناكر". وتستخدم تلك المبادرة استراتيجية أكثر مرونة تعتمد على اتصال العصابين ببعضها البعض دون أسلاك. وقال فيربر إن "الوقت هو الذي سيخبرنا" عن نجاح أي من الاستراتيجيتين في التطبيقات المختلفة. وأضاف أن الشريحة التي أنتجتها آي بي إم كانت الأهم نظرا لدرجة التعقيد الكبيرة التي يتمتع بها الاتصال بين مكوناتها. وقال: "اعتقد أن أهميتها مرهونة باستمرارهم في برنامجهم البحثي، ولكني أراها أيضًا خطوة جريئة ومثيرة للاهتمام على الطريق إلى المزيد من التكامل." وتابع: "إنها خطوة في البرنامج الذي أشك في أنهم يعرفون إلى ماذا سينتهي." بحسب بي بي سي.

ومن جانبها، أوضحت صوفي ويلسون أن كفاءة ترونورث، التي تستخدم في إنتاج كمبيوتر خارق هائل، لم تتجاوز كثيرا أحدث الأدوات الصغيرة مثل الهاتف الذكي والكاميرات المصممة لتقليل استهلاك البطاريات. وقالت صوفي إن "كاميرات الهواتف الذكية يمكنها التعرف على الوجوه." وتطرقت أيضًا إلى شريحة منافسة تنتجها شركة تُدعى موفيديوس الذي وصفته بأنه يفتقر إلى القابلية للاستخدام لأغراض مختلفة كما هو الحال بالنسبة لترونورث وذلك لأنه مصمم للاستخدام في معالجة الصور فقط، ولكنه يستهلك طاقة أقل من ترونورث. وينقل المنتج، الذي من المتوقع أن نراه في الأجهزة المطروحة في الأسواق العام المقبل، بعض عناصر استراتيجية تصميم الكمبيوتر المشغله له من المخ البشري.

راسبيري باي 2

في السياق ذاته كشف النقاب عن نسخة جديدة من كمبيوتر "راسبيري باي" صغيرة الحجم وبسعر مخفض ليمنح المستخدمين من الأطفال وغيرهم معالجا أسرع وذاكرة أكبر من السابق، لكن بنفس السعر تقريبا. والنسخة الثانية من حاسوب "راسبيري باي 2"، "موديل بي"، هي أقوى تقريبا ست مرات من النسخة السابقة "موديل بي+"، بحسب مؤسسة "راسبيري باي فاوينديشن" المصنعة له. وتبنى العديد من المدارس والمهتمين بهذا النوع من الحواسيب بالنسخة السابقة من هذا الجهاز الصغير الحجم والمنخفض التكلفة.

لكن راسبيري باي يواجه منافسة متزايدة. وطرحت مؤخرا شركة بريطانية أخرى وهي "اماجينيشن" كمبيوترا صغير الحجم من تصنيعها يحتوي فقط على المكونات الأساسية، إلى جانب منافسين آخرين، من بينهم "اردوينو" و"انتل غاليليو" و"غزمو 2" و"بيغل بون بلاك". وهناك تغييران رئيسيان في الحاسوب الجديدة "راسبيري باي 2" عن النسخة السابقة، بينما ظلت المكونات الأخرى دون تغيير، وهما أن وحدة المعالجة المركزية أصبحت الآن رباعية النواة وليست أحادية النواة.

والتغيير الثاني هو أن اللوحة الرئيسية "بورد" للحاسوب تضم ذاكرة عشوائية "رام" بسعة واحد غيغابايت. وسيحتاج مستخدمو النسخة الجديدة من راسبيري 2، كما هو الحال سابقا، إلى إضافة لوحة المفاتيح الخاصة بهم، وبطاقة ذاكرة "مايكرو اس دي" تحتوي على نسخة من أحد أنظمة التشغيل، بالإضافة إلى أسلاك لتوصيل الشاشة أو التلفاز، من أجل بدء استخدام برامج الحاسوب. وستناسب المرفقات التي يشترونها النسخ السابقة، إضافة إلى النسخة الجديدة.

وقال ايبين ابتون من مؤسسة راسبيري باي "نعتقد أن هذا (الحاسوب) هو أقوى ست مرات في معظم التطبيقات، وهذا يعني أن هذا حاسوب بمعنى الكلمة الآن". وأوضح: "يمكنك أن تؤدي معظم المهام التي تؤديها في الكمبيوتر الشخصي، ويمكنك تصفح الإنترنت، ويمكنك مشاهدة ملفات الفيديو، ويمكنك ممارسة الألعاب مثل ماينكرافت، لكننا زودنا (النسخة الجديدة) أيضا بأدوات يحتاجها الأطفال لمعرفة طريقة تشغيل البرامج". وأضاف "الأمر الرائع أيضا، بالإضافة إلى هذين التغيرين، هو أننا استطعنا أن نبقي على كل شيء كما هو، ولذا فإن جميع البرامج التعليمية الخاصة بالبرمجة لا تزال موجودة في هذا الجهاز. إنه فقط توسع لمجموعة الأشياء المثيرة التي يمكن للأطفال فعلها".

وسيحتاج الأطفال إلى إعادة برمجة للتطبيقات القائمة، وهو ما يعني تحويلها إلى لغة حاسوبية تفهمها وحدة المعالجة المركزية، لتحقيق أفضل فائدة للانتقال إلى المعالج الجديد المتعدد النواة. ويمكن لراسبيري باي 2 العمل على مجموعة متنوعة من الأنظمة التي تستند لنظام لينوكس، لكن الشركة المصنعة وعدت بأنها ستدعم الجهاز ليكون قادرا على العمل بنظام التشغيل القادم لمايكروسوفت في وقت لاحق.

وذكر بيان بث على المدونة الإلكترونية لراسبيري باي: "إننا خلال الأشهر الست الماضية عملنا عن كثب مع مايكروسوفت لإدخال النسخة المقبلة (لنظام التشغيل) ويندوز 10 لجهاز راسبيري باي 2، وسيكون لمايكروسوفت أشياء كثيرة جدا تشاركها معنا خلال الأشهر المقبلة". وأضاف "ستكون نسخة ويندوز 10 المتوافقة مع جهاز راسبيري باي 2 متاحة مجانا للشركة المصنعة".

والشركة المصنعة وعدت بأنها ستدعم راسبري باي 2 ليكون قادرا على العمل بنظام التشغيل القادم لمايكروسوفت ويندوز 10. وتبلغ قيمة الجهاز، التي تصنع معظم مكوناته في مصنع سوني في بريدجند جنوب ويلز، 35 دولارا. وأعرب محللون عن تفاؤلهم بأن النسخة الجديدة راسبيري باي 2 ستكرر نجاح النسخ السابقة. وقال كريس غرين كبير محللي التكنولوجيا في مجموعة "ديفيد ميرفي غروب" الأوروبية للاستشارات: "نجاحها مضمون، هناك قاعدة استخدام رائعة موجودة بالفعل، لكن الأهم هو أنه أصبح لراسبيري باي سمعة لم يتمكن أحد من مضاهاتها حتى الآن".

وأضاف: "تعالج التحسينات (الجديدة للجهاز) ما كان يريده الناس، ومن أجل المهام التي تتطلب صورا ورسوما مكثفة (غرافيك) فإن الذاكرة ستساعد كثيرا، إنه أيضا يتيح خدمة تشغيل ملفات الفيديو والصوت عبر الانترنت، وستستمتع أيضا بتجربة أكثر سلاسة في ممارسة ألعاب الفيديو العالية الوضوح، مع فترات أقل للتخزين ولتشغيل المواد المصورة والمسجلة". وبيعت نحو 4.5 مليون وحدة من جهاز راسبيري باي 2 حتى الآن، بحسب السيد ابتون، لكنه أعرب عن اعتقاده بأن السوق لم يقترب بعد من مرحلة التشبع. بحسب بي بي سي.

وأضاف "المفاجأة هي أن الناس لا يشترون جهاز راسبيري باي فقط، هناك كثير من الناس يشترون خمسة أو ستة أجهزة". وتابع "إننا اقتربنا جدا من أن نكون أكبر شركة لمبيعات الكمبيوتر في بريطانيا، أعتقد أن أمامنا (مبيعات) لنصف مليون جهاز آخر، وسنتخطى شركة سنكلير سبكتروم كأكبر شركة بريطانية من حيث المبيعات".

الحوسبة الكمية

على صعيد متصل أحرز العلماء تقدما نحو تصحيح الأخطاء التي من المتوقع أن تؤثر على "الحوسبة الكمية" Quantum Computing. والحواسيب الكمية يمكنها تقديم أداء أكبر بكثير مقارنة بالأنواع التقليدية من الحواسيب، لكن التقدم باتجاه الاستخدام التجاري لهذه الآلات في تباطؤ. والآن، نجح علماء من مركز أبحاث واطسون التابع لشركة آى بي ام IBM في اكتشاف طريقة جديدة لتصحيح أخطاء دوائر الكم الكهربائية. ونشرت تفاصيل الاكتشاف في مجلة "ناتشر كومينكاشنز" العلمية.

وتسمى وحدة المعلومات الأساسية في الحواسيب التقليدية "بتس" (Bits) وتخزن كسلسلة من 1s و0s، بينما وحدة التخزين في الحواسيب الكمية تسمى "كيوبتس" (qubits)، ويمكنها أن تكون كلا من 1s و0s في وقت واحد. ونظريا، فإن هذا يمنح الحواسيب الكمية قوة هائلة لإجراء العمليات الحسابية ومعالجة البيانات مقارنة بالأنواع التقليدية. لكن المعلومات الكمية تكون هشة، كما أن أخطاء الحسابات التي تحدث في النظام الكمي يمكن أن تدخل من خلال عدة عوامل مثل الحرارة والإشعاع الكهرومغناطيسي وعيوب في المكونات. والتحكم أو إزالة مثل هذه الأخطاء يعد أحد أكبر تحديات استغلال طاقة الحوسبة الكمية.

ونجح فريق آى بي ام في اكتشاف وقياس نوعين رئيسيين من الأخطاء الكمية تسمى (بت- فليب وفيس – فليب) والتي ستحدث في أي حاسوب كمي حقيقي. وقال الكاتب المشارك جاي غامبتا: "حتى الآن، يستطيع الباحثون اكتشاف أخطاء بت-فليب أو فيس-فليب الكمية، لكنهم أبدا لم يكونوا قادرين على اكتشفاهما معا". وأظهر الفريق بروتوكولات حماية خطأها في الدائرة الكمية المكونة من شبكة مربعة لأربعة كيوبتس فائقة التوصيل على شريحة ما يقرب من ربع بوصة مربعة.

وادعت آى بي ام أن الشكل المربع من الدائرة يجعلها أكثر استيعابا من المصفوفات الخطية التي استخدمتها المجموعات الأخرى. وقال البروفيسور آلان وودوارد، خبير حوسبة في جامعة سيري ببريطانيا: "إن العمل يمثل خطوة للأمام، لكنه كان تطورا هاما أكثر منه ثورة". وقال: "نعرف جميعا أن تصحيح الخطأ هام جدا في الحوسبة الكمية، بسبب الأخطاء الكامنة التي تسببها طريقة عمل الكيوبتس، لكن ليست هذه المرة الأولى التي يعالج فيها هذا". وعلى سبيل المثال، نشر فريق من الفيزيائيين الأمريكيين بروتوكولا منفصلا عن اكتشاف الخطأ الكمي. بحسب بي بي سي.

لكن البروفيسور وودوارد قال: "ما نراه هو التحرك من لوحة الرسم إلى التطبيق الفعلي". وأضاف: "هذه هي المرة الأولى التي نشهد مجموعات التنفيذ الفعلي لأجهزة الحقيقية التي ثبت بالتجربة بعد ذلك أن لها خصائص هامة لتصحيح الخطأ". لكنه قال "الحصان الأسود في السباق" كان طبوغرافية الحوسبة الكمية، وأسلوب بناء الجهاز القادر في جوهره على تحمل الخطأ، ونجح فريق من جامعة كاليفورنيا في سانتا باربرا، عمل على هذا الأسلوب، وحصل على دعم من جانب مايكروسوفت.