الحوسبة الكمومية

📅 آخر تحديث: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 45 صور
الموسوعة الحرة

عرض توضيحي للكمبيوتر الكمي لشركة IBM في الجمعية العالمية لتقييس الاتصالات 2024 في دلهي
تمثيل كرة بلوخ للكيوبت. الحالة|ψ⟩=α|0⟩+β|1⟩{\displaystyle |\psi \rangle =\alpha |0\rangle +\beta |1\rangle }هي نقطة على سطح الكرة، تقع في منتصف المسافة بين القطبين.|0⟩{\displaystyle |0\rangle }و|1⟩{\displaystyle |1\rangle }.

الحاسوب الكمومي هو حاسوب يُمثّل المعلومات ويعالجها باستخدام حالات كمومية . تستغل الحوسبة الكمومية ظواهر مثل التراكب والتداخل والتشابك . تتمتع الحواسيب الكمومية بإمكانية إنجاز بعض العمليات الحسابية بسرعة تفوق سرعة الحواسيب التقليدية بمراحل. على سبيل المثال، يمكن لحاسوب كمومي واسع النطاق اختراق أنظمة التشفير الشائعة الاستخدام ، ومساعدة الفيزيائيين في إجراء عمليات المحاكاة الفيزيائية . مع ذلك، فإن التطبيقات الحالية للحوسبة الكمومية لا تزال تجريبية إلى حد كبير، ومناسبة فقط لمهام متخصصة محددة.

تُعدّ الكيوبت (البت الكمومي) الوحدة الأساسية للمعلومات في الحوسبة الكمومية ، وتؤدي وظيفة مشابهة لوظيفة البت في الحوسبة التقليدية. [ 1 ] إلا أنه على عكس البت التقليدي، الذي لا يمكن أن يكون إلا في إحدى حالتين (حالة ثنائية )، يمكن للكيوبت أن يوجد في توليفة خطية من الحالات تُعرف بالتراكب الكمومي . وتكون نتيجة قياس الكيوبت إحدى هاتين الحالتين، وفقًا لقاعدة احتمالية . إذا قام الحاسوب الكمومي بمعالجة الكيوبت بطريقة معينة، فإن تأثيرات تداخل الموجات تُضخّم احتمالية الحصول على نتيجة القياس المطلوبة. ويتضمن تصميم الخوارزميات الكمومية ابتكار إجراءات تُمكّن الحاسوب الكمومي من إجراء هذا التضخيم.

لا تزال الحواسيب الكمومية غير عملية للتطبيقات الواقعية. ويُعدّ تصميم كيوبتات عالية الجودة هندسيًا تحديًا كبيرًا. فإذا لم يكن الكيوبت المادي معزولًا بشكل كافٍ عن بيئته، فإنه يُعاني من فقدان الترابط الكمومي ، مما يُدخل تشويشًا (خطأً) في الحسابات. وقد استثمرت الحكومات في أبحاث تهدف إلى تطوير كيوبتات ذات أزمنة ترابط أطول ومعدلات خطأ أقل. ومن الأمثلة على ذلك الموصلات الفائقة (التي تعزل التيار الكهربائي عن طريق إزالة المقاومة الكهربائية ) ومصائد الأيونات (التي تحصر جسيمًا ذريًا واحدًا باستخدام المجالات الكهرومغناطيسية ). وقد ادعى الباحثون أن الأجهزة الكمومية يُمكنها التفوق على الحواسيب التقليدية في مهام مُحددة، وهو مقياس يُشار إليه باسم الميزة الكمومية أو التفوق الكمومي . إلا أن هذه المهام ليست بالضرورة مُفيدة للتطبيقات الواقعية. ونتيجةً لذلك، اعتبارًا من عام 2026، يُنظر إلى العروض التوضيحية على أنها معالم علمية بارزة وليست دليلًا على النشر القريب. وفي ديسمبر 2024، حققت شريحة Willow من جوجل تصحيحًا للخطأ دون العتبة. بلغ الاستثمار الحكومي العالمي في الحوسبة الكمومية 10 مليارات دولار بحلول أبريل 2025. [ 2 ]

تاريخ

شكّلت ميكانيكا الكم وعلوم الحاسوب مجتمعين أكاديميين منفصلين حتى ظهور الحوسبة الكمومية. [ 3 ] طُوّرت نظرية الكم في عشرينيات القرن العشرين لتفسير الظواهر الفيزيائية المعقدة. [ 4 ] [ 5 ] وظهرت الحواسيب بعد ذلك بعقود. [ 6 ] كان لكلا المجالين تطبيقات عملية خلال الحرب العالمية الثانية ؛ إذ لعبت الحواسيب دورًا رئيسيًا في التشفير الحربي ، [ 7 ] بينما كانت فيزياء الكم أساسية للفيزياء النووية ، كما في مشروع مانهاتن على سبيل المثال . [ 8 ]

مع تطبيق الفيزيائيين نماذج ميكانيكا الكم على المسائل الحسابية واستبدال البتات بالكيوبتات ، بدأت ميكانيكا الكم وعلوم الحاسوب بالتقارب. في عام ١٩٨٠، قدم بول بينيوف آلة تورينج الكمومية ، التي استخدمت نظرية الكم لوصف حاسوب مبسط. [ ٩ ] ومع ازدياد سرعة الحواسيب الرقمية، واجه الفيزيائيون زيادة هائلة في العبء عند محاكاة ديناميكيات الكم ، [ ١٠ ] مما دفع يوري مانين وريتشارد فاينمان إلى اقتراح، كلٌ على حدة، أن الأجهزة القائمة على ظواهر الكم قد تكون أكثر كفاءة لمحاكاة الحاسوب. [ ١١ ] [ ١٢ ] [ ١٣ ] وفي ورقة بحثية نُشرت عام ١٩٨٤، طبق تشارلز بينيت وجيل براسارد نظرية الكم على بروتوكولات التشفير ، وأثبتا أن توزيع المفاتيح الكمومية يمكن أن يعزز أمن المعلومات . [ ١٤ ] [ ١٥ ]

ثم ظهرت الخوارزميات الكمومية لحل مسائل التنبؤ ، مثل خوارزمية دويتش عام 1985، [ 16 ] وخوارزمية بيرنشتاين-فازيراني عام 1993، [ 17 ] وخوارزمية سيمون عام 1994. [ 18 ] لم تحل هذه الخوارزميات مشاكل عملية، ولكنها أثبتت رياضياً إمكانية الحصول على مزيد من المعلومات من خلال الاستعلام عن صندوق أسود ذي حالة كمومية في حالة تراكب ، وهو ما يُشار إليه أحياناً بالتوازي الكمومي. [ 19 ]

أظهر بيتر شور (المصور هنا في عام 2017) في عام 1994 أن جهاز كمبيوتر كمي قابل للتطوير سيكون قادرًا على كسر تشفير RSA .

بنى بيتر شور على هذه النتائج في عام 1994، حيث طور خوارزميات كمومية تعمل في زمن متعدد الحدود لتحليل الأعداد الصحيحة إلى عواملها الأولية وحل مشكلة اللوغاريتم المنفصل . [ 20 ] وبالتالي، يمكن لحاسوب كمومي كبير بما يكفي اختراق أنظمة التشفير بالمفتاح العام الشائعة الاستخدام : فالتحليل الفعال إلى عوامل أولية من شأنه أن يُضعف خوارزمية RSA ، بينما خوارزمية اللوغاريتم المنفصل الفعالة من شأنها أن تُضعف تبادل مفاتيح ديفي-هيلمان . وقد لفتت الآثار التشفيرية لخوارزمية شور الانتباه إلى الحوسبة الكمومية. في عام 1996، أثبتت خوارزمية غروفر تسريعًا كموميًا لمشكلة البحث غير المنظم . [ 21 ] [ 22 ] وفي العام نفسه، أثبت سيث لويد أن الحواسيب الكمومية قادرة على محاكاة الأنظمة الكمومية دون الحاجة إلى العبء الأسي المطلوب في المحاكاة الكلاسيكية، [ 23 ] مما يؤكد صحة فرضية فاينمان لعام 1982. [ 24 ]

قام الباحثون التجريبيون ببناء حواسيب كمومية صغيرة الحجم باستخدام الأيونات المحصورة والموصلات الفائقة. [ 25 ] في عام 1998، أثبت حاسوب كمومي ثنائي الكيوبت جدواه التقنية، [ 26 ] [ 27 ] وقد زادت التجارب اللاحقة عدد الكيوبتات وخفضت معدلات الخطأ. [ 25 ]

في عام 2019، أعلنت جوجل للذكاء الاصطناعي ووكالة ناسا عن تحقيقهما التفوق الكمومي باستخدام جهاز ذي 54 كيوبت، حيث أنجزا عملية حسابية تستغرق الحواسيب العملاقة التقليدية حوالي 10,000 عام لإتمامها - وهو ادعاء طعنت فيه شركة IBM لاحقًا ، حيث جادلت بإمكانية إنجاز العملية الحسابية في غضون 2.5 يوم تقريبًا على حاسوبها العملاق Summit باستخدام خوارزميات مُحسّنة، مما أثار جدلًا حول الحد الأدنى اللازم لتحقيق هذا الإنجاز. [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]

يركز الحوسبة الكمومية بشكل متزايد على التحكم في فقدان الترابط الكمومي من خلال تصحيح الأخطاء الكمومية. في عام 2024، عرض الباحثون مناهجًا لذاكرة كمومية ذات عتبة عالية وتكلفة منخفضة ومقاومة للأخطاء. مثّلت هذه التطورات خطوة حاسمة نحو توسيع نطاق الأنظمة لتتجاوز عصر الحوسبة الكمومية متوسطة النطاق (NISQ) ذات الضوضاء العالية، وصولًا إلى بنى حوسبة موثوقة ومقاومة للأخطاء، على الرغم من أن التنفيذ المادي واسع النطاق لا يزال يمثل تحديًا هندسيًا. [ 33 ]

معالجة المعلومات الكمومية

يصف مهندسو الحاسوب عادةً عمل الحاسوب الحديث باستخدام الديناميكا الكهربائية الكلاسيكية . في هذه الحواسيب، قد تعتمد مكونات مثل أشباه الموصلات ومولدات الأرقام العشوائية على السلوك الكمومي؛ ومع ذلك، ولأنها غير معزولة عن بيئتها، فإن أي معلومات كمومية تتلاشى بسرعة . بينما قد يعتمد المبرمجون على نظرية الاحتمالات عند تصميم خوارزمية عشوائية ، فإن المفاهيم الكمومية مثل التراكب وتداخل الموجات غير ذات صلة إلى حد كبير بتحليل البرامج .

يشير مصطلح "الكلاسيكي" في الحوسبة الكلاسيكية إلى النموذج الحسابي، وليس إلى ما إذا كانت الفيزياء المجهرية للأجهزة في جوهرها كمومية. يمكن وصف الحاسوب الرقمي التقليدي بحالات كلاسيكية وقواعد انتقال كلاسيكية: تخزن الذاكرة البتات، بينما تحول عناصر المنطق تكوينًا من البتات إلى آخر. لا يرتبط هذا السلوك الحسابي بالإلكترونيات، ويمكن تجريده من خلال فكرة آلة تورينج ، وهي جهاز ميكانيكي يُجري تحويلات حتمية على حالة محدودة. من حيث المبدأ، يمكن تطبيق قواعد الانتقال الكلاسيكية نفسها بواسطة جهاز ميكانيكي كلاسيكي بالكامل، ربما مع تباطؤ ثابت في الزمن الفيزيائي. [ 34 ] إذا استخدمت الحوسبة الكلاسيكية العشوائية، فيمكن نمذجة ذلك على أنه وصول إلى بتات كلاسيكية عشوائية بدلاً من كونه معلومات كمومية متماسكة. [ 35 ] على النقيض من ذلك، يستخدم الحاسوب الكمومي حالات كمومية متماسكة، بحيث يكون التراكب والطور النسبي والتداخل جزءًا من الحساب نفسه، وليس له نظير كلاسيكي.

تعتمد البرامج الكمومية بدلاً من ذلك على التحكم الدقيق في الأنظمة الكمومية المتماسكة . يصف الفيزيائيون هذه الأنظمة رياضياً باستخدام الجبر الخطي . تمثل الأعداد المركبة سعات الاحتمالات ، وتمثل المتجهات الحالات الكمومية ، وتمثل المصفوفات العمليات التي يمكن إجراؤها على هذه الحالات. وبالتالي، فإن برمجة الحاسوب الكمومي هي مسألة تركيب العمليات بطريقة تجعل البرنامج الناتج يحسب نتيجة مفيدة نظرياً وقابلاً للتنفيذ عملياً.

لاحظ الفيزيائي تشارلي بينيت أنه بما أن أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية تتكون من ذرات كمومية، فيمكن للمرء دراستها من الاتجاه المعاكس: [ 36 ]

الحاسوب الكلاسيكي هو حاسوب كمومي  ... لذا لا ينبغي أن نسأل "من أين تأتي التسارعات الكمومية؟" بل يجب أن نقول: "حسنًا، جميع الحواسيب كمومية  ... من أين تأتي التباطؤات الكلاسيكية؟"

المعلومات الكمومية

كما أن البت هو المفهوم الأساسي في نظرية المعلومات الكلاسيكية، فإن الكيوبت هو الوحدة الأساسية للمعلومات الكمومية . ويُستخدم مصطلح الكيوبت نفسه للإشارة إلى نموذج رياضي مجرد، وإلى أي نظام فيزيائي يُمثله هذا النموذج. يوجد البت الكلاسيكي في إحدى حالتين فيزيائيتين، يُرمز لهما بالرمزين 0 و1. ويُوصَف الكيوبت أيضًا بحالة واحدة، أو حالتين، وغالبًا ما يُكتبان|0⟩{\displaystyle |0\rangle }و|1⟩{\displaystyle |1\rangle }تُعتبر هذه الحالات بمثابة النظائر الكمومية للحالتين الكلاسيكيتين 0 و1. ومع ذلك، فإن الحالات الكمومية|0⟩{\displaystyle |0\rangle }و|1⟩{\displaystyle |1\rangle }تنتمي إلى فضاء متجهي ، مما يعني أنه يمكن ضربها بثوابت وجمعها معًا، والنتيجة هي حالة كمومية صالحة. يُعرف هذا التركيب باسم تراكب|0⟩{\displaystyle |0\rangle }و|1⟩{\displaystyle |1\rangle }[ 37 ] [ 38 ]​

يمثل المتجه ثنائي الأبعاد حالة الكيوبت رياضيًا. يستخدم الفيزيائيون عادةً تدوين برا-كيت للجبر الخطي في ميكانيكا الكم ، ويكتبون|ψ⟩{\displaystyle |\psi \rangle }' ket psi ' لمتجه مُصنَّفψ{\displaystyle \psi }لأن الكيوبت نظام ثنائي الحالة، فإن أي حالة كيوبت تأخذ الشكل التالي:α|0⟩+β|1⟩{\displaystyle \alpha |0\rangle +\beta |1\rangle }، أين|0⟩{\displaystyle |0\rangle }و|1⟩{\displaystyle |1\rangle }هي حالات الأساس القياسية ، [ أ ] وα{\displaystyle \alpha }وβ{\displaystyle \beta }هي سعات الاحتمال ، وهي عمومًا أعداد مركبة . [ 38 ] إذا كان أي منهماα{\displaystyle \alpha }أوβ{\displaystyle \beta }عندما تكون قيمة كل من و صفرًا، يكون الكيوبت فعليًا بتًا كلاسيكيًا؛ وعندما تكون قيمتهما غير صفرية، يكون الكيوبت في حالة تراكب. يتصرف متجه الحالة الكمومية هذا بشكل مشابه لمتجه الاحتمال (الكلاسيكي) ، مع اختلاف رئيسي واحد: على عكس الاحتمالات، فإن سعات الاحتمال ليست بالضرورة أعدادًا موجبة. [ 40 ] تسمح السعات السالبة بتداخل الموجات الهدام.

عند قياس كيوبت في الأساس القياسي ، تكون النتيجة بتًا كلاسيكيًا. تصف قاعدة بورن العلاقة التربيعية بين السعات والاحتمالات عند قياس كيوبت .α|0⟩+β|1⟩{\displaystyle \alpha |0\rangle +\beta |1\rangle }، وتنهار الدولة|0⟩{\displaystyle |0\rangle }باحتمال|α|2{\displaystyle |\alpha |^{2}}أو إلى|1⟩{\displaystyle |1\rangle }باحتمال|β|2{\displaystyle |\beta |^{2}}أي حالة كيوبت صالحة لها معاملاتα{\displaystyle \alpha }وβ{\displaystyle \beta }بحيث|α|2+|β|2=1{\displaystyle |\alpha |^{2}+|\beta |^{2}=1}على سبيل المثال، قياس الكيوبت1/2|0⟩+1/2|1⟩{\displaystyle 1/{\sqrt {2}}|0\rangle +1/{\sqrt {2}}|1\rangle }سينتج إما|0⟩{\displaystyle |0\rangle }أو|1⟩{\displaystyle |1\rangle }باحتمالية متساوية.

حالتان من حالات التراكب المهمة بشكل خاص هما حالة الجمع|+⟩=1/2|0⟩+1/2|1⟩{\displaystyle |+\rangle =1/{\sqrt {2}}|0\rangle +1/{\sqrt {2}}|1\rangle }والحالة السالبة|-⟩=1/2|0⟩-1/2|1⟩{\displaystyle |-\rangle =1/{\sqrt {2}}|0\rangle -1/{\sqrt {2}}|1\rangle }بينما ينتج عن كليهما نتيجتان 0 و1 باحتمالية متساوية عند القياس الأساسي القياسي، فإنهما يتصرفان بشكل مختلف في ظل عمليات مثل بوابة هادامارد - التي تقوم برسم|0⟩↔|+⟩{\displaystyle |0\rangle \leftrightarrow |+\rangle }و|1⟩↔|-⟩{\displaystyle |1\rangle \leftrightarrow |-\rangle }—إثبات أن اختلافات الطور النسبية تحمل معلومات كمية ذات مغزى.

كل كيوبت إضافي يضاعف بُعد فضاء الحالة . [ 39 ] على سبيل المثال، يُمثل المتجه ⁠ 1 / √2 ⁠ | 00 ⟩ + ⁠ 1 / √2 ⁠ | 01 ⟩ حالةً ثنائية الكيوبت، وهي حاصل ضرب موتر للكيوبت | 0 ⟩ مع الكيوبت ⁠ 1 / √2 ⁠ | 0 ⟩ + ⁠ 1 / √2 ⁠ | 1 ⟩ . يقع هذا المتجه في فضاء متجهي رباعي الأبعاد يمتد بواسطة متجهات الأساس | 00 ⟩ ، | 01 ⟩ ، | 10 ⟩ ، و | 11 ⟩ .

بشكل عام، يكون فضاء المتجهات لنظام مكون من n كيوبت هو 2^ n بُعد، وهذا يجعل من الصعب على الكمبيوتر الكلاسيكي محاكاة نظام كمومي: تمثيل نظام مكون من 100 كيوبت يتطلب تخزين 2 ^100 قيمة كلاسيكية.

المؤثرات الوحدوية

يمكن التلاعب بحالة هذه الذاكرة الكمومية أحادية الكيوبت بتطبيق بوابات المنطق الكمومي ، على غرار كيفية التلاعب بالذاكرة الكلاسيكية باستخدام بوابات المنطق الكلاسيكية . إحدى البوابات المهمة لكل من الحوسبة الكلاسيكية والكمومية هي بوابة النفي (NOT)، والتي يمكن تمثيلها بمصفوفة .X:=(0110).{\displaystyle X:={\begin{pmatrix}0&1\\1&0\end{pmatrix}}.} رياضياً، يتم نمذجة تطبيق بوابة منطقية كهذه على متجه حالة كمومية باستخدام ضرب المصفوفات . وبالتالي،

X|0⟩=|1⟩{\displaystyle X|0\rangle =|1\rangle }وX|1⟩=|0⟩{\displaystyle X|1\rangle =|0\rangle }.

يمكن توسيع نطاق الرياضيات الخاصة ببوابات الكيوبت المفردة لتشمل ذاكرات الكم متعددة الكيوبتات بطريقتين رئيسيتين. تتمثل إحداهما في اختيار كيوبت وتطبيق تلك البوابة عليه دون التأثير على باقي الذاكرة. أما الطريقة الأخرى، فتتمثل في تطبيق البوابة على هدفها فقط إذا كان جزء آخر من الذاكرة في حالة مرغوبة. ويمكن توضيح هاتين الطريقتين بمثال آخر. الحالات الممكنة لذاكرة كم ثنائية الكيوبتات هي: |٠٠⟩:=(1000)؛|01⟩:=(0100)؛|10⟩:=(0010)؛|11⟩:=(0001).{\displaystyle |00\rangle :={\begin{pmatrix}1\\0\\0\\0\end{pmatrix}};\quad |01\rangle  :={\begin{pmatrix}0\\1\\0\\0\end{pmatrix}};\quad |10\rangle  :={\begin{pmatrix}0\\0\\1\\0\end{pmatrix}};\quad |11\rangle  :={\begin{pmatrix}0\\0\\0\\1\end{pmatrix}}.} يمكن تمثيل بوابة NOT المتحكم بها (CNOT) باستخدام المصفوفة التالية :CNOT:=(1000010000010010).{\displaystyle \operatorname {CNOT} :={\begin{pmatrix}1&0&0&0\\0&1&0&0\\0&0&0&1\\0&0&1&0\end{pmatrix}}.} كنتيجة رياضية لهذا التعريف،CNOT⁡|٠٠⟩=|٠٠⟩{\textstyle \operatorname {CNOT} |00\rangle =|00\rangle }،CNOT⁡|01⟩=|01⟩{\textstyle \operatorname {CNOT} |01\rangle =|01\rangle }،CNOT⁡|10⟩=|11⟩{\textstyle \operatorname {CNOT} |10\rangle =|11\rangle }، وCNOT⁡|11⟩=|10⟩{\textstyle \operatorname {CNOT} |11\rangle =|10\rangle }بمعنى آخر، تقوم بوابة CNOT بتطبيق بوابة NOT (X{\textstyle X}من قبل) إلى الكيوبت الثاني إذا وفقط إذا كان الكيوبت الأول في الحالة|1⟩{\textstyle |1\rangle }إذا كان الكيوبت الأول|0⟩{\textstyle |0\rangle }لم يتم فعل أي شيء لأي من الكيوبتات.

باختصار، يمكن وصف الحوسبة الكمومية بأنها شبكة من البوابات المنطقية الكمومية والقياسات. ومع ذلك، يمكن تأجيل أي قياس إلى نهاية الحوسبة الكمومية، على الرغم من أن هذا التأجيل قد يكون له تكلفة حسابية، لذا فإن معظم الدوائر الكمومية تصور شبكة تتكون فقط من بوابات منطقية كمومية دون أي قياسات.

التوازي الكمي

التوازي الكمومي هو مبدأ يُتيح تصور الحواسيب الكمومية على أنها تُقيّم دالة لعدة قيم مُدخلة في آنٍ واحد. ويتحقق ذلك من خلال تهيئة نظام كمومي في حالة تراكب لحالات الإدخال، وتطبيق تحويل وحدوي يُشفّر الدالة المراد تقييمها. تُشفّر الحالة الناتجة قيم مُخرجات الدالة لجميع قيم الإدخال في حالة التراكب، مما يُتيح الحساب المتزامن لمُخرجات مُتعددة. تُعد هذه الخاصية أساسية لتسريع العديد من الخوارزميات الكمومية. مع ذلك، فإن "التوازي" بهذا المعنى غير كافٍ لتسريع الحساب، لأن القياس في نهاية الحساب يُعطي قيمة واحدة فقط. لكي تكون الخوارزمية الكمومية مُفيدة، يجب أن تتضمن أيضًا عنصرًا مفاهيميًا آخر. [ 41 ] [ 42 ]

البرمجة الكمومية

توجد نماذج متعددة للحوسبة الكمومية، تتميز بالعناصر الأساسية التي يتم من خلالها تقسيم الحساب.

مصفوفة البوابات

مخطط دائرة كمومية يُنفذ بوابة توفولي من بوابات أكثر بدائية

تُقسّم مصفوفة البوابات الكمومية الحساب إلى سلسلة من البوابات الكمومية ذات عدد قليل من الكيوبتات . ويمكن وصف الحساب الكمومي بأنه شبكة من البوابات المنطقية الكمومية والقياسات. ومع ذلك، يمكن تأجيل أي قياس إلى نهاية الحساب الكمومي، على الرغم من أن هذا التأجيل قد يكون له تكلفة حسابية، لذا فإن معظم الدوائر الكمومية تُصوّر شبكة تتكون فقط من البوابات المنطقية الكمومية دون أي قياسات.

أي عملية حسابية كمومية (وهي، وفقًا للصيغة المذكورة أعلاه، أي مصفوفة وحدوية بحجم2ن×2ن{\displaystyle 2^{n}\times 2^{n}}زيادةن{\displaystyle n}يمكن تمثيل الكيوبتات ( عددها 10 ...​​​

آلة تورينج الكمومية

آلة تورينج الكمومية هي النظير الكمومي لآلة تورينج . [ 9 ] وقد ثبت أن جميع نماذج الحوسبة هذه - الدوائر الكمومية، [ 44 ] والحوسبة الكمومية أحادية الاتجاه ، [ 45 ] والحوسبة الكمومية الأديباتية، [ 46 ] والحوسبة الكمومية الطوبولوجية [ 47 ] - مكافئة لآلة تورينج الكمومية؛ فإذا توفر تطبيق مثالي لأحد هذه الحواسيب الكمومية، فإنه يستطيع محاكاة جميع النماذج الأخرى بتكلفة إضافية لا تتجاوز حدًا متعدد الحدود. ولا يشترط أن ينطبق هذا التكافؤ على الحواسيب الكمومية العملية، إذ قد تكون تكلفة المحاكاة الإضافية كبيرة جدًا بحيث لا تجعلها عملية.

نماذج مختلفة للحوسبة الكمومية

يقوم الحاسوب الكمومي القائم على القياس بتقسيم الحساب إلى سلسلة من قياسات حالة بيل وبوابات كمومية أحادية الكيوبت مطبقة على حالة أولية متشابكة للغاية ( حالة عنقودية )، باستخدام تقنية تسمى نقل البوابة الكمومية .

يقوم الحاسوب الكمومي الأديباتي ، القائم على التلدين الكمومي ، بتقسيم الحساب إلى تحويل بطيء ومستمر لهاملتونيان أولي إلى هاملتونيان نهائي، تحتوي حالاته الأرضية على الحل. [ 48 ]

يقوم الحاسوب الكمومي الطوبولوجي بتقسيم الحساب إلى جدل الأنيونات في شبكة ثنائية الأبعاد. [ 49 ]

الحوسبة الكمومية متوسطة النطاق ذات الضوضاء

تُبيّن نظرية العتبة كيف يُمكن لزيادة عدد الكيوبتات أن تُخفّف من الأخطاء، [ 50 ] ومع ذلك، لا تزال الحوسبة الكمومية المُتحمّلة للأخطاء تمامًا "حلمًا بعيد المنال". [ 51 ] ووفقًا لبعض الباحثين، قد يكون للآلات الكمومية متوسطة النطاق المُشوشة ( NISQ ) استخدامات مُتخصصة في المستقبل القريب، لكن التشويش في البوابات الكمومية يُحدّ من موثوقيتها. [ 51 ] وقد نجح علماء في جامعة هارفارد في ابتكار "دوائر كمومية" تُصحّح الأخطاء بكفاءة أكبر من الطرق البديلة، مما قد يُزيل عقبة رئيسية أمام الحواسيب الكمومية العملية. [ 52 ] وقد حظي فريق البحث في هارفارد بدعم من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) وشركة QuEra Computing ومعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (Caltech ) وجامعة برينستون ، ومُوّل من برنامج التحسين باستخدام الأجهزة الكمومية متوسطة النطاق المُشوشة (ONISQ) التابع لوكالة مشاريع البحوث الدفاعية المتقدمة (DARPA ). [ 53 ] [ 54 ]

تواصل

تُمكّن التشفير الكمومي من استخدام أساليب لنقل البيانات بشكل آمن؛ فعلى سبيل المثال، يستخدم توزيع المفاتيح الكمومية حالات كمومية متشابكة لإنشاء مفاتيح تشفير آمنة . [ 55 ] : 1017 عندما يتبادل المرسل والمستقبل الحالات الكمومية، يمكنهما ضمان عدم اعتراض أي مُهاجم للرسالة، إذ أن أي مُتنصت سيُخلّ بالنظام الكمومي الدقيق ويُحدث تغييرًا قابلاً للكشف. [ 56 ] باستخدام بروتوكولات تشفير مناسبة ، يُمكن للمرسل والمستقبل تبادل المعلومات بشكل خاص ومقاوم للتنصت. [ 14 ] [ 57 ]

تستطيع كابلات الألياف الضوئية الحديثة نقل المعلومات الكمومية عبر مسافات قصيرة نسبيًا. وتهدف الأبحاث التجريبية الجارية إلى تطوير أجهزة أكثر موثوقية (مثل مُكرِّرات الكم)، على أمل توسيع نطاق هذه التقنية لتشمل شبكات كمومية بعيدة المدى مع تشابك كامل بين طرفي البيانات. نظريًا، قد يُتيح ذلك تطبيقات تكنولوجية جديدة، مثل الحوسبة الكمومية الموزعة والاستشعار الكمومي المُحسَّن . [ 58 ] [ 59 ]

بروتوكولات الاتصال الكمومي

النقل الكمومي هو بروتوكول يمكّن أليس من نقل الحالة الكمومية لكيوبت إلى بوب باستخدام زوج متشابك مشترك (بت-e) وبتتين كلاسيكيتين للاتصال. لا تُنقل حالة كيوبت أليس فعليًا، بل يُعاد بناؤها لدى بوب من خلال نتائج القياسات المنقولة كلاسيكيًا والتصحيحات الوحدوية المحلية. يُبيّن هذا أن الاتصال الكمومي يتطلب كلاً من التشابك والاتصال الكلاسيكي؛ فلا يكفي أحدهما بمفرده. لا يمكن استخدام النقل الكمومي لنقل المعلومات بسرعة تفوق سرعة الضوء لأن البتات الكلاسيكية يجب أن تنتقل عبر قنوات عادية.

يُعدّ التشفير فائق الكثافة بروتوكولًا مُكمّلًا: فباستخدام بت إلكتروني مشترك واحد وإرسال كيوبت واحد فقط، تستطيع أليس إرسال بتين كلاسيكيين إلى بوب. يبدو هذا مُخالفًا لنظرية هوليفو - التي تنص على أن الكيوبت الواحد لا يستطيع حمل أكثر من بت واحد من المعلومات الكلاسيكية - لكن التشابك المشترك يتجاوز هذا الحد. وهكذا، يُبرهن التشفير فائق الكثافة على أن التشابك يُمكنه مُضاعفة قدرة الاتصالات الكمومية على حمل المعلومات الكلاسيكية.

الخوارزميات

يركز التقدم في إيجاد الخوارزميات الكمومية عادةً على نموذج الدائرة الكمومية، [ 44 ] مع وجود استثناءات مثل الخوارزمية الكمومية الأديباتية . ويمكن تصنيف الخوارزميات الكمومية تقريبًا حسب نوع التسارع الذي تحققه مقارنةً بالخوارزميات الكلاسيكية المناظرة. [ 60 ]

تشمل الخوارزميات الكمومية التي توفر تسارعًا يتجاوز كثير الحدود مقارنةً بأفضل الخوارزميات الكلاسيكية المعروفة خوارزمية شور للتحليل إلى عوامل، والخوارزميات الكمومية ذات الصلة لحساب اللوغاريتمات المنفصلة ، ​​وحل معادلة بيل ، وبشكل أعم، حل مسألة المجموعة الفرعية المخفية للمجموعات المنتهية الأبيلية . [ 60 ] تعتمد هذه الخوارزميات على العملية الأساسية لتحويل فورييه الكمومي . لم يُعثر على برهان رياضي يُثبت استحالة اكتشاف خوارزمية كلاسيكية بنفس السرعة، ولكن تشير الأدلة إلى أن هذا غير مرجح. [ 61 ] تُقدم بعض مسائل التنبؤ، مثل مسألة سيمون ومسألة برنشتاين-فازيراني، تسارعًا قابلًا للإثبات، على الرغم من أن هذا في نموذج الاستعلام الكمومي ، وهو نموذج مُقيد حيث يسهل إثبات الحدود الدنيا ولا تُترجم بالضرورة إلى تسارع في المسائل العملية.

تتضمن مسائل أخرى، مثل محاكاة العمليات الفيزيائية الكمومية في الكيمياء وفيزياء الحالة الصلبة، وتقريب بعض كثيرات حدود جونز ، والخوارزمية الكمومية للأنظمة الخطية للمعادلات ، خوارزميات كمومية تُظهر تسارعًا فائقًا في السرعة، وهي مسائل كاملة من فئة BQP . ولأن هذه المسائل كاملة من فئة BQP، فإن وجود خوارزمية كلاسيكية بنفس السرعة لها يعني ضمناً أنه "لا توجد خوارزمية كمومية" تُحقق تسارعًا فائقًا في السرعة، وهو أمر يُعتقد أنه مستبعد. [ 62 ]

إضافة إلى هذه المشكلات، يجري استكشاف الخوارزميات الكمومية لتطبيقات في التشفير والتحسين والتعلم الآلي، على الرغم من أن معظمها لا يزال في مرحلة البحث ويتطلب تقدماً كبيراً في تصحيح الأخطاء وقابلية التوسع في الأجهزة قبل التنفيذ العملي. [ 63 ]

تُحقق بعض الخوارزميات الكمومية، مثل خوارزمية غروفر وتضخيم السعة ، تسارعًا متعدد الحدود مقارنةً بالخوارزميات الكلاسيكية المناظرة. [ 60 ] ورغم أن هذه الخوارزميات تُحقق تسارعًا تربيعيًا متواضعًا نسبيًا، إلا أنها قابلة للتطبيق على نطاق واسع، وبالتالي تُحقق تسارعًا لمجموعة كبيرة من المسائل. [ 22 ] مع ذلك، فإن هذا التسارع يُحسب مقارنةً بأسوأ حالة نظرية للخوارزميات الكلاسيكية، ولم يتم إثبات تسارع ملموس في العالم الحقيقي مقارنةً بالخوارزميات المستخدمة عمليًا.

محاكاة الأنظمة الكمومية

بما أن الكيمياء وتقنية النانو تعتمدان على فهم الأنظمة الكمومية، والتي يستحيل محاكاتها بكفاءة بالطرق التقليدية، فإن المحاكاة الكمومية قد تكون تطبيقًا مهمًا للحوسبة الكمومية. [ 64 ] تُعد الكيمياء الحسابية الكمومية أحد مجالات التطبيق الواعدة للحوسبة الكمومية، لا سيما في مسائل البنية الإلكترونية، والديناميكا الكيميائية، والتحليل الطيفي؛ إلا أن التطبيقات العملية لا تزال محدودة بالأجهزة الحالية. [ 65 ] يمكن أيضًا استخدام المحاكاة الكمومية لمحاكاة سلوك الذرات والجسيمات في ظروف غير اعتيادية، مثل التفاعلات داخل مصادم الجسيمات . [ 66 ] في يونيو 2023، أفاد علماء حاسوب في شركة IBM أن حاسوبًا كموميًا حقق نتائج أفضل في مسألة فيزيائية مقارنةً بحاسوب عملاق تقليدي. [ 67 ] [ 68 ]

يُستخدم حوالي 2% من إجمالي الطاقة العالمية السنوية لتثبيت النيتروجين وإنتاج الأمونيا لعملية هابر في صناعة الأسمدة الزراعية. ويمكن استخدام المحاكاة الكمومية لفهم هذه العملية وزيادة كفاءة الطاقة في الإنتاج. [ 69 ] من المتوقع أن يكون أحد الاستخدامات المبكرة للحوسبة الكمومية هو نمذجة تحسين كفاءة عملية هابر-بوش [ 70 ] بحلول منتصف العقد الحالي [ 71 ] ، على الرغم من أن البعض يتوقع أن يستغرق الأمر وقتًا أطول. [ 72 ]

علم التشفير

تُمكّن التشفير الرقمي من الحفاظ على خصوصية الاتصالات، مما يمنع الأطراف غير المصرح لها من الوصول إليها. يعتمد التشفير التقليدي، الذي يُخفي الرسالة بمفتاح عبر خوارزمية، على صعوبة فك تشفير هذه الخوارزمية. كما يُعد التشفير أساسًا للتوقيعات الرقمية وآليات المصادقة. قد تكون الحوسبة الكمومية أكثر قوةً بما يكفي لجعل فك التشفير الصعب ممكنًا، مما يسمح بقراءة الرسائل التي تعتمد على التشفير التقليدي. [ 73 ]

وبالتالي، يُمكن نظريًا استخدام الحوسبة الكمومية لمهاجمة أنظمة التشفير المستخدمة حاليًا. يُعتقد أن تحليل الأعداد الصحيحة إلى عواملها الأولية ، والذي يُشكل أساس أمان أنظمة التشفير بالمفتاح العام ، غير ممكن حسابيًا على الحاسوب التقليدي للأعداد الصحيحة الكبيرة الناتجة عن ضرب عدد قليل من الأعداد الأولية (مثل حاصل ضرب عددين أوليين مكونين من 300 رقم). [ 74 ] في المقابل، يُمكن للحاسوب الكمومي حل هذه المشكلة بسرعة هائلة باستخدام خوارزمية شور لتحليل العدد الصحيح إلى عوامله الأولية. [ 75 ] ستُمكّن هذه القدرة الحاسوب الكمومي من اختراق العديد من أنظمة التشفير المستخدمة اليوم، حيث سيكون هناك خوارزمية لحل المشكلة تعمل في زمن متعدد الحدود (بالنسبة لعدد أرقام العدد الصحيح). على وجه الخصوص، تعتمد معظم خوارزميات التشفير بالمفتاح العام الشائعة على صعوبة تحليل الأعداد الصحيحة إلى عواملها الأولية أو على مشكلة اللوغاريتم المنفصل ، وكلاهما يُمكن حله باستخدام خوارزمية شور. على وجه الخصوص، يمكن اختراق خوارزميات RSA و Diffie-Hellman و Diffie-Hellman باستخدام المنحنى الإهليلجي . تُستخدم هذه الخوارزميات لحماية صفحات الويب الآمنة، ورسائل البريد الإلكتروني المشفرة، وأنواع أخرى كثيرة من البيانات. سيكون لاختراقها تداعيات خطيرة على الخصوصية والأمن الإلكترونيين.

يُعدّ تحديد أنظمة التشفير التي قد تكون آمنة ضد الخوارزميات الكمومية موضوعًا بحثيًا نشطًا في مجال التشفير ما بعد الكمومي . [ 76 ] [ 77 ] تعتمد بعض خوارزميات المفتاح العام على مسائل لا تستطيع خوارزمية شور حلّها، مثل نظام تشفير ماكليس ، الذي يعتمد على مسألة معقدة في نظرية الترميز . [ 76 ] [ 78 ] كما أن أنظمة التشفير القائمة على الشبكات غير معروفة بأنها قابلة للاختراق بواسطة الحواسيب الكمومية، ويُعدّ إيجاد خوارزمية ذات زمن متعدد الحدود لحلّ مسألة المجموعة الفرعية المخفية ثنائية السطوح ، والتي من شأنها اختراق العديد من أنظمة التشفير القائمة على الشبكات، مسألة مفتوحة دُرست جيدًا. [ 79 ] يتطلب تطبيق خوارزمية جروفر لكسر خوارزمية متناظرة (مفتاح سري) عن طريق القوة الغاشمة ما يقرب من 2n /2 استدعاءات للخوارزمية التشفيرية الأساسية، مقارنة بحوالي 2n في الحالة الكلاسيكية، [ 80 ] مما يعني أن أطوال المفاتيح المتناظرة يتم تخفيضها إلى النصف فعليًا: سيكون لـ AES-256 أمان مماثل ضد هجوم باستخدام خوارزمية جروفر كما هو الحال مع AES-128 ضد البحث الكلاسيكي بالقوة الغاشمة (انظر حجم المفتاح ).

بينما صُممت خوارزميات ما بعد الكم للعمل على الحواسيب التقليدية، ولكن يصعب اختراقها عليها، فإن التشفير الكمي يستبدل خوارزميات التشفير التقليدية بتقنيات تعتمد على ميكانيكا الكم، مثل التشابك بين الفوتونات البعيدة. من حيث المبدأ، يستحيل فك تشفير التشفير الكمي حتى باستخدام حاسوب كمي. تأتي هذه الميزة بتكلفة باهظة من حيث البنية التحتية المعقدة، مع منع فك تشفير الرسائل بشكل فعلي من قبل مسؤولي الأمن الحكوميين. [ 73 ]

مشاكل البحث

أشهر مثال على مشكلة تسمح بتسريع كمومي متعدد الحدود هو البحث غير المنظم ، والذي يتضمن إيجاد عنصر مميز من قائمة منن{\displaystyle n}يمكن حل هذه المشكلة باستخدام خوارزمية جروفر.يا(ن){\displaystyle O({\sqrt {n}})}عدد الاستعلامات الموجهة إلى قاعدة البيانات أقل بمقدار تربيعي من عدد الاستعلامات الموجهة إلى قاعدة البيانات.Ω(ن){\displaystyle \Omega (n)}تتطلب الخوارزميات الكلاسيكية استعلامات. في هذه الحالة، لا تقتصر الميزة على كونها قابلة للإثبات فحسب، بل هي أيضًا مثالية: فقد ثبت أن خوارزمية غروفر تعطي أعلى احتمال ممكن للعثور على العنصر المطلوب لأي عدد من عمليات البحث في أوراكل. تستند العديد من الأمثلة على تحسينات السرعة الكمومية القابلة للإثبات لمسائل الاستعلام إلى خوارزمية غروفر، بما في ذلك خوارزمية براسارد وهويير وتاب للعثور على التصادمات في الدوال الثنائية، [ 81 ] وخوارزمية فارهي وغولدستون وغوتمان لتقييم أشجار NAND. [ 82 ]

تتميز المشكلات التي يمكن معالجتها بكفاءة باستخدام خوارزمية جروفر بالخصائص التالية: [ 83 ] [ 84 ]

  1. لا يوجد هيكل قابل للبحث في مجموعة الإجابات المحتملة،
  2. عدد الإجابات المحتملة التي يجب التحقق منها هو نفسه عدد المدخلات للخوارزمية، و
  3. توجد دالة منطقية تقوم بتقييم كل مدخل وتحديد ما إذا كان هو الإجابة الصحيحة.

بالنسبة للمسائل التي تتسم بكل هذه الخصائص، يتناسب زمن تشغيل خوارزمية غروفر على الحاسوب الكمومي طرديًا مع الجذر التربيعي لعدد المدخلات (أو العناصر في قاعدة البيانات)، على عكس التناسب الخطي للخوارزميات التقليدية. ومن بين المسائل العامة التي يمكن تطبيق خوارزمية غروفر عليها [ 85 ] مسألة إرضاء العبارات المنطقية ، حيث تكون قاعدة البيانات التي تتكرر عليها الخوارزمية هي قاعدة بيانات جميع الإجابات الممكنة. ومن الأمثلة على ذلك، وتطبيق محتمل لهذه الخوارزمية، برنامج لكسر كلمات المرور يحاول تخمين كلمة مرور. ويُعد كسر التشفير المتناظر باستخدام هذه الخوارزمية ذا أهمية بالغة للجهات الحكومية. [ 86 ]

التلدين الكمي

رقاقة من أجهزة الكمبيوتر الكمومية الأديباتية

تستخدم عملية التلدين الكمومي نظرية التغير الأديباتي لإجراء الحسابات. يُوضع النظام في الحالة الأرضية لهاملتوني بسيط، والذي يتطور ببطء إلى هاملتوني أكثر تعقيدًا، وتمثل حالته الأرضية حلًا للمسألة المطروحة. تنص نظرية التغير الأديباتي على أنه إذا كان التطور بطيئًا بما يكفي، فسيبقى النظام في حالته الأرضية طوال العملية. يمكن للتلدين الكمومي حل نماذج إيزينغ ومسألة QUBO (المكافئة حسابيًا) ، والتي بدورها يمكن استخدامها لترميز نطاق واسع من مسائل التحسين التوافقي . [ 87 ]قد يكون التحسين الأديباتي مفيدًا لحل مشاكل البيولوجيا الحاسوبية . [ 88 ]

التعلم الآلي

بما أن الحواسيب الكمومية قادرة على إنتاج مخرجات لا تستطيع الحواسيب التقليدية إنتاجها بكفاءة، وبما أن الحوسبة الكمومية جبرية خطية في جوهرها، فإن البعض يعرب عن أمله في تطوير خوارزميات كمومية قادرة على تسريع مهام التعلم الآلي . [ 51 ] [ 89 ] ومع ذلك، تشير الدراسات المراجعة إلى أن العديد من مزايا التعلم الآلي الكمومي المقترحة تعتمد على افتراضات حول كفاءة ترميز البيانات أو استمرار الوصول إلى الأجهزة الكمومية، ولم تُترجم بعد إلى ميزة عملية شاملة واسعة النطاق على الأجهزة الحالية. [ 90 ] [ 91 ] على سبيل المثال، يُعتقد أن خوارزمية HHL ، التي سُميت نسبةً إلى مكتشفيها هارو وحسيديم ولويد، توفر تسارعًا مقارنةً بنظيراتها التقليدية. [ 51 ] [ 92 ] وقد استكشفت بعض المجموعات البحثية مؤخرًا استخدام أجهزة التلدين الكمومي لتدريب آلات بولتزمان والشبكات العصبية العميقة . [ 93 ] [ 94 ] [ 95 ]

تم استكشاف نماذج الكيمياء التوليدية العميقة لتطبيقاتها المحتملة في اكتشاف الأدوية . وقد استكشفت الدراسات التجريبية المبكرة استخدام أجهزة الكمّية المتاحة حاليًا في النمذجة التوليدية الجزيئية لاكتشاف الأدوية. في عام 2023، نشر باحثون في شركة جيرو نموذجًا توليديًا هجينًا كميًا-كلاسيكيًا قائمًا على آلة بولتزمان المقيدة، تم تنفيذه على جهاز تلدين كمي متوفر تجاريًا، لتوليد جزيئات صغيرة جديدة شبيهة بالأدوية ذات خصائص فيزيائية وكيميائية مماثلة للمركبات الطبية المعروفة. [ 96 ] [ 97 ] ومع ذلك، فإن الحجم الهائل والتعقيد الكبير للفضاء الهيكلي لجميع الجزيئات الشبيهة بالأدوية الممكنة يشكلان عقبات كبيرة، والتي يمكن التغلب عليها في المستقبل بواسطة الحواسيب الكمومية. تتميز الحواسيب الكمومية بقدرتها الفائقة على حل مسائل الكم المعقدة متعددة الأجسام [ 23 ] ، وبالتالي قد تكون لها دور فعال في التطبيقات التي تتضمن الكيمياء الكمومية. لذلك، يمكن للمرء أن يتوقع أن النماذج التوليدية المحسنة بالكم [ 98 ] بما في ذلك GANs الكمومية [ 99 ] قد يتم تطويرها في النهاية إلى خوارزميات الكيمياء التوليدية النهائية.

اكتشاف الخوارزميات بمساعدة الذكاء الاصطناعي

تم استكشاف الذكاء الاصطناعي كأداة لاكتشاف وتحسين الخوارزميات ذات الصلة بالحوسبة الكمومية. ويُعدّ نظام AlphaEvolve ، التابع لشركة Google DeepMind والمبني على نماذج لغوية ضخمة وخوارزميات تطورية ، بمثابة وكيل ترميز للاكتشاف العلمي والخوارزمي. [ 100 ] وفي أبحاث الحوسبة الكمومية، استُخدمت الدوائر الكمومية المُحسّنة بواسطة AlphaEvolve في دراسة الحوسبة الكمومية للهندسة الجزيئية من خلال صدى الدوران النووي متعدد الأجسام . [ 101 ]

هندسة

اعتبارًا من عام 2023،تتفوق الحواسيب التقليدية على الحواسيب الكمومية في جميع التطبيقات العملية. ورغم أن الحواسيب الكمومية الحالية قد تُسرّع حلول بعض المسائل الرياضية، إلا أنها لا تُقدم أي ميزة حسابية في المهام العملية. ويبحث العلماء والمهندسون في تقنيات متعددة لأجهزة الحوسبة الكمومية، ويأملون في تطوير بنى كمومية قابلة للتوسع، لكن لا تزال هناك عقبات كبيرة. [ 102 ] [ 103 ] عمليًا، لا تكفي التحسينات في عدد الكيوبتات وحدها، لأن معدلات الخطأ والاتصال ونقل البيانات تؤثر أيضًا على قدرة التطبيق الشامل على التفوق على الطرق التقليدية.

التحديات

توجد عدة تحديات تقنية في بناء حاسوب كمومي واسع النطاق. [ 104 ] وقد حدد الفيزيائي ديفيد دي فينسينزو هذه المتطلبات لحاسوب كمومي عملي: [ 105 ]

  • قابلة للتوسع المادي لزيادة عدد الكيوبتات
  • الكيوبتات التي يمكن تهيئتها بقيم عشوائية
  • بوابات كمومية أسرع من زمن فقدان الترابط
  • مجموعة بوابات عالمية
  • كيوبتات يمكن قراءتها بسهولة.

يتطلب التحكم في أنظمة متعددة الكيوبتات توليد وتنسيق عدد كبير من الإشارات الكهربائية بدقة زمنية عالية ومحددة. وقد أدى ذلك إلى تطوير وحدات تحكم كمومية تُمكّن من التفاعل مع الكيوبتات. ويُعدّ توسيع نطاق هذه الأنظمة لدعم عدد متزايد من الكيوبتات تحديًا إضافيًا. [ 106 ]

أدى الاحتمال النظري لقدرة الحواسيب الكمومية واسعة النطاق على اختراق أنظمة التشفير بالمفتاح العام الشائعة الاستخدام إلى تغييرات جوهرية في استراتيجيات الأمن السيبراني العالمية. واستجابةً لهذا التحدي المستقبلي، شرعت منظمات، من بينها المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST)، في عمليات توحيد معايير مفصلة للتشفير ما بعد الكمومي. وتهدف هذه الجهود العالمية إلى تطوير وتقييم ونشر خوارزميات تشفير تظل آمنة ضد هجمات الحواسيب الكمومية والكلاسيكية على حد سواء، وذلك قبل وقت طويل من توفر أنظمة كمومية مقاومة للأخطاء بشكل كامل. [ 107 ]

سائل التبريد

يُعدّ توفير مكونات الحواسيب الكمومية أمرًا بالغ الصعوبة. فالحواسيب الكمومية فائقة التوصيل ، كتلك التي طورتها جوجل وآي بي إم ، تحتاج إلى الهيليوم-3 ، وهو منتج ثانوي للأبحاث النووية ، وكابلات فائقة التوصيل خاصة تُصنّعها حصريًا شركة كواكس اليابانية. [ 108 ] وفي 27 يناير 2026، دعت وكالة داربا الأمريكية إلى تقديم مقترحات لمبرد للحوسبة الكمومية يعمل عند درجة حرارة أقل من 1 كلفن ، ولا يستخدم الهيليوم-3. وفي فبراير 2026، أعلنت الأكاديمية الصينية للعلوم عن اختبار سبيكة من العناصر الأرضية النادرة ، EuCo2Al9 ، والتي يُمكن أن تؤدي دورًا مشابهًا. [ 109 ]

التفكك

يُعدّ التحكم في التفكك الكمومي أو إزالته أحد أكبر التحديات في بناء الحواسيب الكمومية. ويعني هذا عادةً عزل النظام عن بيئته، إذ تتسبب التفاعلات مع العالم الخارجي في تفككه. مع ذلك، توجد مصادر أخرى للتفكك، منها البوابات الكمومية، واهتزازات الشبكة البلورية، والدوران النووي الحراري للنظام الفيزيائي المستخدم في تنفيذ الكيوبتات. التفكك الكمومي غير قابل للعكس، لأنه غير وحدوي فعليًا، وعادةً ما يجب التحكم فيه بدقة، إن لم يكن تجنبه تمامًا. تتراوح أزمنة التفكك للأنظمة المرشحة، وخاصةً زمن الاسترخاء المستعرض T2 ( المسمى أيضًا زمن فقدان التماسك في تقنيات الرنين المغناطيسي النووي والتصوير بالرنين المغناطيسي )، عادةً بين النانوثانية والثواني عند درجات الحرارة المنخفضة. [ 110 ] تتطلب بعض الحواسيب الكمومية حاليًا تبريد الكيوبتات إلى 20 ملي كلفن (عادةً باستخدام مُبرد التخفيف [ 111 ] ) لمنع فقدان الترابط الكمومي بشكل ملحوظ. [ 112 ] تشير دراسة أجريت عام 2020 إلى أن الإشعاع المؤين، مثل الأشعة الكونية، قد يتسبب مع ذلك في فقدان الترابط الكمومي لبعض الأنظمة في غضون أجزاء من الثانية. [ 113 ]

ونتيجة لذلك، قد تؤدي المهام التي تستغرق وقتاً طويلاً إلى جعل بعض الخوارزميات الكمومية غير قابلة للتشغيل، حيث أن محاولة الحفاظ على حالة الكيوبتات لفترة طويلة كافية ستؤدي في النهاية إلى إفساد التراكبات. [ 114 ]

تُصبح هذه المشكلات أكثر صعوبةً بالنسبة للأساليب البصرية نظرًا لقصر الأطر الزمنية بشكل كبير، ومن الأساليب الشائعة للتغلب عليها تشكيل النبضات الضوئية . تتناسب معدلات الخطأ عادةً مع نسبة زمن التشغيل إلى زمن فقدان التماسك؛ لذا، يجب إتمام أي عملية بسرعة أكبر بكثير من زمن فقدان التماسك.

كما هو موضح في نظرية العتبة ، إذا كان معدل الخطأ صغيرًا بما يكفي، يُعتقد أنه من الممكن استخدام تصحيح الأخطاء الكمومي لكبح الأخطاء وفقدان الترابط. وهذا يسمح بأن يكون إجمالي وقت الحساب أطول من وقت فقدان الترابط إذا كان نظام تصحيح الأخطاء قادرًا على تصحيح الأخطاء أسرع من سرعة حدوث فقدان الترابط. ويُذكر غالبًا أن معدل الخطأ المطلوب في كل بوابة للحساب المقاوم للأخطاء هو 10⁻³ ، بافتراض أن الضوضاء مُزيلة للاستقطاب.

يُمكن تحقيق شرط قابلية التوسع هذا لمجموعة واسعة من الأنظمة. مع ذلك، يُؤدي استخدام تصحيح الأخطاء إلى زيادة كبيرة في عدد الكيوبتات المطلوبة. لا يزال عدد الكيوبتات اللازمة لتحليل الأعداد الصحيحة باستخدام خوارزمية شور متعدد الحدود، ويُعتقد أنه يتراوح بين L و L² ، حيث L هو عدد الأرقام الثنائية في العدد المراد تحليله؛ وتُؤدي خوارزميات تصحيح الأخطاء إلى زيادة هذا الرقم بمعامل إضافي قدره L. بالنسبة لعدد مكون من 1000 بت، يعني هذا الحاجة إلى حوالي 10⁴ بت بدون تصحيح الأخطاء. [ 115 ] مع تصحيح الأخطاء، يرتفع الرقم إلى حوالي 10⁷ بت. يبلغ وقت الحساب حوالي L² أو حوالي 10⁷ خطوة ، وعند تردد 1 ميجاهرتز ، حوالي 10 ثوانٍ. مع ذلك، تُؤدي  تكاليف التشفير وتصحيح الأخطاء إلى زيادة حجم الحاسوب الكمومي الحقيقي المقاوم للأخطاء بعدة مراتب. تشير تقديرات دقيقة [ 116 ] [ 117 ]  إلى أن ما لا يقل عن 3 ملايين كيوبت فيزيائية قادرة على تحليل عدد صحيح مكون من 2048 بت إلى عوامله الأولية في غضون 5 أشهر باستخدام حاسوب كمومي أيوني محصور مُصحَّح الأخطاء بالكامل. وبالنسبة لعدد الكيوبتات الفيزيائية، لا يزال هذا التقدير الأدنى [ 118 ] حتى الآن لمسألة تحليل عدد صحيح إلى عوامله الأولية ذات جدوى عملية، والتي يبلغ حجمها 1024 بت أو أكبر.

يجمع أحد أساليب التغلب على الأخطاء بين استخدام رمز فحص التكافؤ منخفض الكثافة مع كيوبتات القط التي تتمتع بخاصية كبح أخطاء قلب البتات. ويمكن أن يؤدي استخدام 100 كيوبت منطقي مع 768 كيوبت قط إلى تقليل معدل الخطأ إلى جزء واحد من 10⁸ لكل دورة لكل بت. [ 119 ]

يتمثل أحد المقاربات الأخرى لمشكلة الاستقرار والتفكك الكمومي في إنشاء حاسوب كمومي طوبولوجي باستخدام الأنيونات ، وهي جسيمات شبهية تُستخدم كخيوط، والاعتماد على نظرية الجدائل لتشكيل بوابات منطقية مستقرة. [ 120 ] [ 121 ] يمكن للأنيونات غير الأبيلية، في الواقع، أن تتذكر كيفية معالجتها، مما يجعلها ذات فائدة محتملة في الحوسبة الكمومية. [ 122 ] اعتبارًا من عام 2025، تستثمر مايكروسوفت وغيرها من المنظمات في أبحاث الجسيمات الشبهية. [ 122 ]

بنى معيارية وموزعة

يتمثل أحد أساليب حل مشكلة قابلية التوسع في توزيع العمليات الحسابية على وحدات معالجة كمومية أصغر متعددة بدلاً من زيادة عدد الكيوبتات في جهاز واحد. في هذه البنى المعيارية - والتي تُعرف أيضاً باسم الحوسبة الكمومية الموزعة (DQC) - تحتوي كل وحدة على عدد محدود من الكيوبتات، وترتبط الوحدات فيما بينها عبر قنوات كمومية (مثل الألياف الضوئية) ووصلات اتصال تقليدية، لتشكل نظام حوسبة منطقي واحد. [ 123 ]

في إحدى الاستراتيجيات، يُطبَّق المنطق الكمومي بين الكيوبتات في وحدات مختلفة باستخدام نقل البوابات الكمومية ، وذلك بالاعتماد على التشابك عن بُعد بين الوحدات، مع إجراء عمليات وقياسات محلية داخل كل وحدة، ونقل نتائج القياسات بالطريقة التقليدية. [ 124 ] وقد تم إثبات فعالية الخوارزميات الكمومية الموزعة عبر رابط شبكة ضوئية بين وحدات الأيونات المحصورة، بالإضافة إلى بوابات الكيوبتات الثنائية المنقولة عن بُعد بين سجلات الكيوبتات الصلبة البعيدة القائمة على مراكز النيتروجين-الفراغ في الماس. [ 123 ] [ 125 ]

لا يزال توليد التشابك الكمومي عن بُعد بمعدل عالٍ ودقة عالية عبر الشبكة يُمثل التحدي الأساسي في البروتوكولات الموزعة. ولا تزال هناك تحديات أخرى كثيرة، ولكن قد يُفضي نهج النظام الموزع أيضًا إلى قدرات فريدة في الحوسبة الكمومية. فعلى سبيل المثال، قد يكون الاستشعار الكمومي جزءًا لا يتجزأ من الحاسوب الكمومي الموزع. [ 126 ]

التفوق الكمي

صاغ الفيزيائي جون بريسكيل مصطلح " التفوق الكمومي" لوصف الإنجاز الهندسي المتمثل في إثبات قدرة جهاز كمومي قابل للبرمجة على حل مشكلة تتجاوز قدرات الحواسيب الكلاسيكية المتطورة. [ 127 ] [ 51 ] [ 128 ] ولا يشترط أن تكون المشكلة مفيدة، لذا ينظر البعض إلى اختبار التفوق الكمومي كمعيار محتمل للتطور في المستقبل. [ 129 ]

في أكتوبر 2019، أصبح مشروع جوجل للذكاء الاصطناعي الكمومي، بمساعدة وكالة ناسا، أول من ادعى تحقيق التفوق الكمومي من خلال إجراء حسابات على حاسوب سايكامور الكمومي أسرع بأكثر من 3 ملايين مرة من تلك التي يمكن إجراؤها على حاسوب ساميت ، الذي يُعتبر عمومًا أسرع حاسوب في العالم. [ 29 ] [ 130 ] [ 131 ] وقد طُعن في هذا الادعاء لاحقًا: إذ صرّحت شركة آي بي إم بأن ساميت قادر على إجراء عمليات أخذ العينات بسرعة أكبر بكثير مما زُعم، [ 132 ] [ 133 ] ومنذ ذلك الحين، طوّر الباحثون خوارزميات أفضل لمشكلة أخذ العينات التي استُخدمت لادعاء التفوق الكمومي، مما أدى إلى تقليص الفجوة بشكل كبير بين سايكامور والحواسيب العملاقة التقليدية [ 134 ] [ 135 ] [ 136 ] بل وتجاوزها. [ 137 ] [ 138 ] [ 139 ]

في ديسمبر 2020، نفّذ فريقٌ في جامعة العلوم والتكنولوجيا الصينية (USTC) نوعًا من أخذ عينات البوزونات على 76 فوتونًا باستخدام حاسوب كمومي ضوئي يُدعى جيوتشانغ ، لإثبات التفوق الكمومي. [ 140 ] [ 141 ] [ 142 ] ويزعم الباحثون أن حاسوبًا عملاقًا تقليديًا معاصرًا سيحتاج إلى وقت حسابي يبلغ 600 مليون سنة لتوليد عدد العينات التي يستطيع معالجهم الكمومي توليدها في 20 ثانية. [ 143 ]

أثارت مزاعم التفوق الكمومي ضجة كبيرة حول الحوسبة الكمومية، [ 144 ] لكنها تستند إلى مهام قياس أداء مصطنعة لا تشير بالضرورة إلى تطبيقات عملية مفيدة. [ 102 ] [ 145 ] وعليه، لا ينبغي تفسير التفوق الكمومي على مستوى قياس الأداء كدليل على أن الحواسيب الكمومية مفيدة بالفعل على نطاق واسع في مختلف مهام الحوسبة العملية.

في يناير 2024، قدمت دراسة نُشرت في مجلة Physical Review Letters تحققًا مباشرًا من تجارب التفوق الكمي من خلال حساب السعات الدقيقة لسلاسل البتات المولدة تجريبيًا باستخدام حاسوب Sunway العملاق من الجيل الجديد، مما يدل على قفزة كبيرة في قدرة المحاكاة المبنية على خوارزمية انكماش شبكة الموتر متعددة السعات. [ 146 ]

الشك

على الرغم من الآمال الكبيرة المعقودة على الحوسبة الكمومية، والتقدم الملحوظ في مجال الأجهزة، والتفاؤل بشأن تطبيقاتها المستقبلية، فقد لخصت مقالةٌ نُشرت في مجلة Nature عام 2023 أجهزة الكمبيوتر الكمومية الحالية بأنها "في الوقت الراهن، لا فائدة منها على الإطلاق". [ 102 ] وأوضحت المقالة أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية لم تكن بعد أكثر فائدة أو كفاءة من أجهزة الكمبيوتر التقليدية، مع أنها أشارت أيضًا إلى أنها قد تكون مفيدة على المدى البعيد. وخلصت مقالةٌ أخرى نُشرت في مجلة Communications of the ACM عام 2023 [ 103 ] إلى أن خوارزميات الحوسبة الكمومية الحالية "غير كافية لتحقيق ميزة كمومية عملية دون تحسينات كبيرة في بنية البرمجيات والأجهزة". وتجادل المقالة بأن أكثر المجالات الواعدة لتحقيق تسريع باستخدام أجهزة الكمبيوتر الكمومية هي "مشكلات البيانات الصغيرة"، على سبيل المثال، في الكيمياء وعلوم المواد. ومع ذلك، خلصت المقالة أيضًا إلى أن مجموعة كبيرة من التطبيقات المحتملة التي تناولتها، مثل التعلم الآلي، "لن تحقق ميزة كمومية باستخدام الخوارزميات الكمومية الحالية في المستقبل المنظور"، وحددت قيود الإدخال/الإخراج التي تجعل التسريع غير مرجح بالنسبة "لمشكلات البيانات الضخمة، والأنظمة الخطية غير المهيكلة، والبحث في قواعد البيانات بناءً على خوارزمية جروفر".

يمكن إرجاع هذا الوضع إلى العديد من الاعتبارات الحالية والطويلة الأجل.

  • لا تقتصر أجهزة الكمبيوتر التقليدية وخوارزمياتها على كونها مُحسَّنة للمهام العملية فحسب، بل إنها لا تزال تتحسن بسرعة، وخاصةً مُسرِّعات وحدة معالجة الرسومات (GPU) .
  • لا تولد أجهزة الحوسبة الكمومية الحالية سوى كمية محدودة من التشابك قبل أن تطغى عليها الضوضاء.
  • لا تُحقق الخوارزميات الكمومية تسارعًا مقارنةً بالخوارزميات التقليدية إلا في بعض المهام، وقد أثبت ربط هذه المهام بالتطبيقات العملية صعوبةً بالغة. تتطلب بعض المهام والتطبيقات الواعدة موارد تفوق بكثير الموارد المتاحة اليوم. [ 147 ] [ 148 ] وعلى وجه الخصوص، تُشكل معالجة كميات كبيرة من البيانات غير الكمومية تحديًا لأجهزة الكمبيوتر الكمومية. [ 103 ]
  • تم "إلغاء التكميم" لبعض الخوارزميات الواعدة، أي تم العثور على نظائرها غير الكمومية ذات التعقيد المماثل.
  • إذا تم استخدام تصحيح الأخطاء الكمومية لتوسيع نطاق الحواسيب الكمومية لتطبيقات عملية، فقد يؤدي ذلك إلى تقويض التسارع الذي توفره العديد من الخوارزميات الكمومية. [ 103 ]
  • قد تتضمن تحليلات تعقيد الخوارزميات أحيانًا افتراضات مجردة لا تنطبق على التطبيقات العملية. على سبيل المثال، قد لا تكون بيانات الإدخال متاحة مسبقًا مشفرة في حالات كمومية، وغالبًا ما تحتوي "دوال التنبؤ" المستخدمة في خوارزمية غروفر على بنية داخلية يمكن استغلالها لتطوير خوارزميات أسرع.

على وجه الخصوص، قد يكون بناء حواسيب ذات أعداد كبيرة من الكيوبتات عديم الجدوى إذا لم تكن هذه الكيوبتات متصلة بشكل جيد بما يكفي، ولم تتمكن من الحفاظ على درجة عالية من التشابك لفترة طويلة. عند محاولة التفوق على الحواسيب التقليدية، غالبًا ما يبحث باحثو الحوسبة الكمومية عن مهام جديدة يمكن حلها على الحواسيب الكمومية، لكن هذا يترك احتمال تطوير تقنيات غير كمومية فعالة كرد فعل، كما رأينا في عروض التفوق الكمومي. لذلك، من المستحسن إثبات حدود دنيا لتعقيد أفضل الخوارزميات غير الكمومية الممكنة (والتي قد تكون غير معروفة)، وإظهار أن بعض الخوارزميات الكمومية تُحسّن هذه الحدود بشكل تقاربي.

شكك بيل أونرو في جدوى الحواسيب الكمومية في ورقة بحثية نُشرت عام ١٩٩٤. [ ١٤٩ ] جادل بول ديفيز بأن حاسوبًا يحتوي على ٤٠٠ كيوبت سيتعارض حتى مع حدود المعلومات الكونية التي ينطوي عليها مبدأ الهولوغرام . [ ١٥٠ ] يشكك متشككون مثل جيل كالاي في إمكانية تحقيق التفوق الكمومي على الإطلاق. [ ١٥١ ] [ ١٥٢ ] [ ١٥٣ ] وقد عبّر الفيزيائي ميخائيل دياكونوف عن تشككه في الحوسبة الكمومية على النحو التالي:

"إذن ، يجب أن يكون عدد المعاملات المستمرة التي تصف حالة حاسوب كمومي مفيد كهذا في أي لحظة معينة... حوالي 10300 ... هل يمكننا يومًا ما أن نتعلم التحكم في أكثر من 10300 معامل متغير باستمرار تحدد الحالة الكمومية لمثل هذا النظام؟ إجابتي بسيطة. لا، مستحيل. " [ 154 ]

التجسيدات المادية

Quantum System One ، وهو حاسوب كمي من إنتاج شركة IBM من عام 2019 يحتوي على 20 كيوبت فائق التوصيل [ 155 ]

يجب أن يستخدم الحاسوب الكمومي العملي نظامًا فيزيائيًا كسجل كمومي قابل للبرمجة. [ 156 ] يستكشف الباحثون العديد من التقنيات كمرشحة لتنفيذات موثوقة للكيوبت. [ 157 ] تُعد الموصلات الفائقة والأيونات المحصورة من بين أكثر المقترحات تطورًا، لكن التجريبيين يدرسون أيضًا إمكانيات أخرى للأجهزة. [ 158 ] على سبيل المثال، يجري استكشاف مناهج الحاسوب الكمومي الطوبولوجي لأنظمة حوسبة ذات قدرة أكبر على تحمل الأخطاء. [ 159 ]

تم تنفيذ أولى البوابات المنطقية الكمومية باستخدام الأيونات المحصورة ، وتم تحقيق نماذج أولية لأجهزة متعددة الأغراض تصل سعتها إلى 20 كيوبت. مع ذلك، تجمع التقنية الكامنة وراء هذه الأجهزة بين معدات تفريغ معقدة، وليزر، ومعدات ترددات الميكروويف والراديو، مما يجعل دمج المعالجات كاملة الحجم مع معدات الحوسبة القياسية أمرًا صعبًا. علاوة على ذلك، يواجه نظام الأيونات المحصورة نفسه تحديات هندسية يجب التغلب عليها. [ 160 ]

تعتمد أكبر الأنظمة التجارية على أجهزة فائقة التوصيل ، وقد وصلت إلى 2000 كيوبت. مع ذلك، بلغت معدلات الخطأ في الأجهزة الأكبر حجماً حوالي 5%. من الناحية التقنية، تعمل هذه الأجهزة جميعها في درجات حرارة منخفضة للغاية، ويتطلب الوصول إلى أعداد كبيرة من الكيوبتات تكاملاً على مستوى الرقاقة، وهو تحدٍ هندسي بالغ الأهمية بحد ذاته. [ 161 ]

إضافةً إلى المنصات المبردة، تمّ إثبات جدوى طرق الربط بين اللف المغزلي والفوتوني في درجة حرارة الغرفة تجريبياً. ففي عام 2025، تمكّن باحثون في جامعة ستانفورد من ابتكار جهاز نانويّ، حيث دُمجت طبقة رقيقة من ثنائي سيلينيد الموليبدينوم على ركيزة سيليكون نانوية التركيب، مما أتاح إنشاء واجهة ربط بين اللف المغزلي والفوتوني تعمل في الظروف المحيطة باستخدام ضوء "ملتوي" مُهيكل لربط درجات الحرية الإلكترونية والفوتونية. [ 162 ] [ 163 ] ويجري حالياً دراسة هذه الواجهات المدمجة على رقاقة إلكترونية، والتي تعمل في درجة حرارة الغرفة، باعتبارها لبنات بناء محتملة لشبكات كمومية غير متجانسة تجمع بين أنماط مختلفة من الكيوبتات، وتقلل الاعتماد على البنى التحتية المبردة الضخمة. [ 162 ] [ 164 ]

نظرية

قابلية الحوسبة

أي مسألة حسابية قابلة للحل بواسطة حاسوب كلاسيكي قابلة للحل أيضًا بواسطة حاسوب كمومي. [ 165 ] وبشكل بديهي، يعود ذلك إلى الاعتقاد السائد بأن جميع الظواهر الفيزيائية، بما في ذلك عمل الحواسيب الكلاسيكية، يمكن وصفها باستخدام ميكانيكا الكم ، التي تُشكل أساس عمل الحواسيب الكمومية.

على النقيض، فإن أي مشكلة يمكن حلها بواسطة حاسوب كمومي يمكن حلها أيضًا بواسطة حاسوب تقليدي. من الممكن محاكاة كل من الحواسيب الكمومية والتقليدية يدويًا باستخدام ورقة وقلم فقط، إذا توفر الوقت الكافي. بتعبير أدق، يمكن محاكاة أي حاسوب كمومي بواسطة آلة تورينج . بعبارة أخرى، لا توفر الحواسيب الكمومية أي قدرة إضافية على الحواسيب التقليدية من حيث قابلية الحساب . هذا يعني أن الحواسيب الكمومية لا تستطيع حل المشكلات غير القابلة للحسم مثل مشكلة التوقف ، ووجود الحواسيب الكمومية لا ينفي فرضية تشرش-تورينج . [ 166 ]

تعقيد

على الرغم من أن الحواسيب الكمومية لا تستطيع حل أي مسائل تعجز الحواسيب التقليدية عن حلها، إلا أنه يُعتقد أنها قادرة على حل بعض المسائل بسرعة أكبر منها. فعلى سبيل المثال، من المعروف أن الحواسيب الكمومية قادرة على تحليل الأعداد الصحيحة بكفاءة ، بينما لا يُعتقد أن هذا ينطبق على الحواسيب التقليدية.

تُسمى فئة المسائل التي يمكن حلها بكفاءة بواسطة حاسوب كمومي بخطأ محدود BQP ، اختصارًا لـ "خطأ محدود، كمومي، زمن متعدد الحدود". وبصورة أدق، فإن BQP هي فئة المسائل التي يمكن حلها بواسطة آلة تورينغ كمومية تعمل بزمن متعدد الحدود باحتمالية خطأ لا تتجاوز 1/3. وباعتبارها فئة من المسائل الاحتمالية، فإن BQP هي النظير الكمومي لـ BPP ("خطأ محدود، احتمالي، زمن متعدد الحدود")، وهي فئة المسائل التي يمكن حلها بواسطة آلات تورينغ الاحتمالية التي تعمل بزمن متعدد الحدود بخطأ محدود. [ 167 ] من المعروف أنبPP⊆بسؤالP{\displaystyle {\mathsf {BPP\subseteq BQP}}}لكن لا يوجد دليلبسؤالP≠بPP{\displaystyle {\mathsf {BQP\neq BPP}}}، مما يعني بشكل بديهي أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية أقوى من أجهزة الكمبيوتر التقليدية من حيث التعقيد الزمني . [ 168 ]

العلاقة المشتبه بها بين BQP والعديد من فئات التعقيد الكلاسيكية [ 62 ]

العلاقة الدقيقة بين BQP و P و NP و PSPACE غير معروفة. ومع ذلك، من المعروف أنP⊆بسؤالP⊆PSPأجهـ{\displaystyle {\mathsf {P\subseteq BQP\subseteq PSPACE}}}أي أن جميع المسائل التي يمكن حلها بكفاءة بواسطة حاسوب كلاسيكي حتمي يمكن حلها بكفاءة أيضًا بواسطة حاسوب كمومي، وجميع المسائل التي يمكن حلها بكفاءة بواسطة حاسوب كمومي يمكن حلها أيضًا بواسطة حاسوب كلاسيكي حتمي بموارد مساحة متعددة الحدود. ويُشتبه كذلك في أن BQP هي مجموعة شاملة صارمة من P، مما يعني وجود مسائل يمكن حلها بكفاءة بواسطة الحواسيب الكمومية ولا يمكن حلها بكفاءة بواسطة الحواسيب الكلاسيكية الحتمية. على سبيل المثال، من المعروف أن تحليل الأعداد الصحيحة إلى عواملها الأولية ومسألة اللوغاريتم المنفصل تنتميان إلى BQP ويُشتبه في أنهما خارج P. أما فيما يتعلق بعلاقة BQP بـ NP، فلا يُعرف الكثير سوى أن بعض مسائل NP التي يُعتقد أنها ليست في P تنتمي أيضًا إلى BQP (تحليل الأعداد الصحيحة إلى عواملها الأولية ومسألة اللوغاريتم المنفصل كلاهما في NP، على سبيل المثال). ويُشتبه في أنشمالP⊈بسؤالP{\displaystyle {\mathsf {NP\nsubseteq BQP}}}أي أنه يُعتقد بوجود مسائل قابلة للتحقق بكفاءة، لكنها غير قابلة للحل بكفاءة بواسطة الحاسوب الكمومي. وكنتيجة مباشرة لهذا الاعتقاد، يُشتبه أيضًا في أن BQP منفصلة عن فئة مسائل NP-الكاملة (إذا كانت مسألة NP-كاملة ضمن BQP، فسيترتب على ذلك، وفقًا لصعوبة NP، أن جميع المسائل في NP تنتمي إلى BQP). [ 169 ]

قائمة الحواسيب الكمومية

أنواع الحواسيب الكمومية

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. ↑ الأساس القياسي هو أيضاً الأساس الحسابي . [ 39 ]

مراجع

  1. ↑ ميرمين 2007 ، ص. 1.
  2. ↑ "الحوسبة الكمومية حققت إنجازًا هامًا كان الخبراء يتوقعون تحقيقه خلال عقد من الزمن - والسباق يتسارع باستمرار" . thefirmo . 20 مايو 2026. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 مايو 2026 .
  3. ↑ آرونسون 2013 ، ص 132.
  4. ^ زويباخ ، بارتون (2022). إتقان ميكانيكا الكم: الأساسيات والنظرية والتطبيقات . مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. §1. رقم ISBN 978-0-262-04613-8حلّت فيزياء الكم محل الفيزياء الكلاسيكية بوصفها الوصف الأساسي الصحيح لكوننا المادي. وهي تُستخدم بشكل روتيني لوصف معظم الظواهر التي تحدث على مسافات قصيرة. [...] بدأ عصر فيزياء الكم فعليًا عام ١٩٢٥ باكتشافات إرفين شرودنغر وفيرنر هايزنبرغ. وقد وضع ماكس بلانك وألبرت أينشتاين ونيلز بور ولويس دي بروي وغيرهم من العلماء الأسس لهذه الاكتشافات.
  5. ↑ واينبرغ، ستيفن (2015). "مقدمة تاريخية". محاضرات في ميكانيكا الكم ( الطبعة الثانية). مطبعة جامعة كامبريدج. ص 1-30 . ISBN   978-1-107-11166-0.
  6. ↑ سيروزي، بول إي. (2012). الحوسبة: تاريخ موجز . كامبريدج، ماساتشوستس : مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ص 3، 46. ISBN  978-0-262-31038-3. OCLC 796812982 . 
  7. ↑ هودجز، أندرو (2014). آلان تورينج: اللغز . برينستون، نيوجيرسي: مطبعة جامعة برينستون . ص. 18. ISBN  978-0-691-16472-4.
  8. ↑ مارتنسون-بيندريل، آن-ماري (1 نوفمبر 2006). "مشروع مانهاتن - جزء من تاريخ الفيزياء". تعليم الفيزياء . 41 (6): 493-501 . Bibcode : 2006PhyEd..41..493M . doi : 10.1088/0031-9120/41/6/001 . ISSN 0031-9120 . S2CID 120294023 .  
  9. 1 2 بينيوف، بول (1980). "الحاسوب كنظام فيزيائي: نموذج هاميلتوني ميكانيكي كمي مجهري للحواسيب كما تمثلها آلات تورينج". مجلة الفيزياء الإحصائية . 22 (5): 563-591 . Bibcode : 1980JSP....22..563B . doi : 10.1007/bf01011339 . S2CID 122949592 . 
  10. ↑ بولوتا، يوليا؛ نوري، فرانكو (2 أكتوبر 2009). "محاكيات الكم". مجلة ساينس . 326 (5949): 108-111 . Bibcode : 2009Sci...326..108B . doi : 10.1126/science.1177838 . ISSN 0036-8075 . PMID 19797653. S2CID 17187000 .   
  11. ↑ مانين، يو. آي. (1980). Vychislimoe i nevychislimoe [ القابل للحساب وغير القابل للحساب ] (باللغة الروسية). الإذاعة السوفيتية. ص 13-15 . مؤرشف من الأصل في 10 مايو 2013. تم الاطلاع عليه في 4 مارس 2013 . 
  12. ↑ فاينمان، ريتشارد (يونيو 1982). "محاكاة الفيزياء باستخدام الحواسيب" (ملف PDF) . المجلة الدولية للفيزياء النظرية . 21 (6/7): 467-488 . رمز Bibcode : 1982IJTP...21..467F . doi : 10.1007/BF02650179 . S2CID 124545445. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 8 يناير 2019. تم الاطلاع عليه في 28 فبراير 2019 . 
  13. ^ نيلسن وتشوانغ 2010 ، ص. 214.
  14. 1 2 بينيت، سي إتش؛ براسارد، جي. (1984). "التشفير الكمي: توزيع المفتاح العام ورمي العملة". وقائع المؤتمر الدولي للحواسيب والأنظمة ومعالجة الإشارات، بنغالور، الهند . المجلد 1. نيويورك: IEEE. الصفحات 175-179 .  أُعيد نشرها بعنوان: بينيت، سي إتش؛ براسارد، جي. (4 ديسمبر 2014). "التشفير الكمومي: توزيع المفتاح العام ورمي العملة" . علوم الحاسوب النظرية . الجوانب النظرية للتشفير الكمومي - الاحتفال بمرور 30 ​​عامًا على BB84. 560 (1): 7-11 . arXiv : 2003.06557 . Bibcode : 2014TComS.560....7B . doi : 10.1016/j.tcs.2014.05.025 .
  15. ↑ براسارد، ج. (2005). "نبذة تاريخية عن التشفير الكمي: منظور شخصي". ورشة عمل IEEE لنظرية المعلومات حول النظرية والتطبيق في أمن المعلومات، 2005. جزيرة أواجي، اليابان: IEEE. ص 19-23 . arXiv : quant-ph/0604072 . doi : 10.1109/ITWTPI.2005.1543949 . ISBN  978-0-7803-9491-9. S2CID 16118245 . 
  16. ↑ دويتش، د. (8 يوليو 1985). "نظرية الكم، ومبدأ تشرش-تورينغ، والحاسوب الكمي الشامل". وقائع الجمعية الملكية في لندن. أ. العلوم الرياضية والفيزيائية . 400 (1818): 97-117 . Bibcode : 1985RSPSA.400...97D . doi : 10.1098/rspa.1985.0070 . ISSN 0080-4630 . S2CID 1438116 .  
  17. ↑ بيرنشتاين، إيثان؛ فازيراني، أوميش (1993). "نظرية التعقيد الكمي" . وقائع الندوة السنوية الخامسة والعشرين لجمعية آلات الحوسبة حول نظرية الحوسبة - STOC '93 . سان دييغو، كاليفورنيا، الولايات المتحدة: مطبعة جمعية آلات الحوسبة. الصفحات 11-20 . doi : 10.1145/167088.167097 . ISBN  978-0-89791-591-5. S2CID 676378 . 
  18. ↑ سيمون، د. ر. (1994). "حول قوة الحوسبة الكمومية". وقائع الندوة السنوية الخامسة والثلاثين حول أسس علوم الحاسوب . سانتا فيه، نيو مكسيكو، الولايات المتحدة الأمريكية: مطبعة جمعية مهندسي الكهرباء والإلكترونيات. الصفحات 116-123 . doi : 10.1109/SFCS.1994.365701 . ISBN  978-0-8186-6580-6. S2CID 7457814 . 
  19. ^ نيلسن وتشوانغ 2010 ، ص. 30-32.
  20. ↑ شور، بيتر و. (1994). خوارزميات الحوسبة الكمومية: اللوغاريتمات المنفصلة والتحليل إلى عوامل . ندوة حول أسس علوم الحاسوب . سانتا فيه، نيو مكسيكو : معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . ص 124-134 . doi : 10.1109/SFCS.1994.365700 . ISBN  978-0-8186-6580-6.
  21. ↑ جروفر، لوف ك. (1996). خوارزمية ميكانيكية كمومية سريعة للبحث في قواعد البيانات . ندوة ACM حول نظرية الحوسبة. فيلادلفيا : مطبعة ACM. ص 212-219 . arXiv : quant-ph/9605043 . doi : 10.1145/237814.237866 . ISBN  978-0-89791-785-8.
  22. 1 2 نيلسن وتشوانغ 2010 ، ص. 7.
  23. 1 2 لويد، سيث (23 أغسطس 1996). "محاكيات الكم الشاملة". مجلة ساينس . 273 (5278): 1073-1078 . رمز Bibcode : 1996Sci...273.1073L . doi : 10.1126/science.273.5278.1073 . ISSN 0036-8075 . PMID 8688088. S2CID 43496899 .   
  24. ↑ كاو، يودونغ؛ روميرو، جوناثان؛ أولسون، جوناثان ب.؛ ديغروت، ماتياس؛ جونسون، بيتر د.؛ وآخرون . (9 أكتوبر 2019). "الكيمياء الكمية في عصر الحوسبة الكمية". مراجعات كيميائية . 119 (19): 10856-10915 . arXiv : 1812.09976 . Bibcode : 2019ChRv..11910856C . doi : 10.1021/ acs.chemrev.8b00803 . ISSN 0009-2665 . PMID 31469277. S2CID 119417908 .    
  25. 1 2 Grumbling & Horowitz 2019 ، ص 164–169.
  26. ↑ تشوانغ، إسحاق ل.؛ غيرشنفيلد، نيل؛ كوبينيك، ماركدوي (أبريل 1998). "التطبيق التجريبي للبحث الكمي السريع". رسائل المراجعة الفيزيائية . 80 (15). الجمعية الفيزيائية الأمريكية : 3408-3411 . رمز Bibcode : 1998PhRvL..80.3408C . doi : 10.1103/PhysRevLett.80.3408 .
  27. ↑ هولتون، ويليام كوفين. "الحاسوب الكمومي" . موسوعة بريتانيكا . موسوعة بريتانيكا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 ديسمبر 2021 .
  28. ↑ جيبني، إليزابيث (23 أكتوبر 2019). "مرحباً بالعالم الكمومي! جوجل تنشر ادعاءً تاريخياً بالتفوق الكمومي" . مجلة نيتشر . 574 (7779): 461-462 . Bibcode : 2019Natur.574..461G . doi : 10.1038/d41586-019-03213-z . PMID 31645740 . 
  29. ملخص مبسط : مارتينيس، جون؛ بويكسو، سيرجيو (23 أكتوبر 2019). "التفوق الكمي باستخدام معالج فائق التوصيل قابل للبرمجة" . مجلة نيتشر . 574 (7779). جوجل للذكاء الاصطناعي : 505-510 . arXiv : 1910.11333 . Bibcode : 2019Natur.574..505A . doi : 10.1038/s41586-019-1666-5 . PMID 31645734. S2CID 204836822. تاريخ الاسترجاع: 27 أبريل 2022 .   • مقال صحفي: آروت، فرانك؛ آريا، كونال؛ بابوش ، ريان. بيكون، ديف؛ باردين، جوزيف C.؛ وآخرون . (23 أكتوبر 2019). “التفوق الكمي باستخدام معالج فائق التوصيل قابل للبرمجة”. طبيعة . 574 (7779): 505-510 . أرخايف : 1910.11333 . بيب كود : 2019Natur.574..505A . دوى : 10.1038/s41586-019-1666-5 . بميد 31645734 . S2CID 204836822 .   
  30. ↑ آرونسون، سكوت (30 أكتوبر 2019). "رأي | لماذا يُعدّ إنجاز جوجل في مجال التفوق الكمومي مهمًا؟" . صحيفة نيويورك تايمز . ISSN 0362-4331 . تاريخ الاطلاع: 25 سبتمبر 2021 . 
  31. ↑ بان، فينغ؛ تشانغ، بان (4 مارس 2021). "محاكاة دوائر التفوق الكمي لشجرة الجميز". arXiv : 2103.03074 [ quant-ph ].
  32. ↑ سامبل، إيان (23 أكتوبر 2019). "جوجل تدّعي أنها حققت "التفوق الكمي" - لكن آي بي إم لا توافق على ذلك" . صحيفة الغارديان . ISSN 0261-3077 . تاريخ الاطلاع: 1 أغسطس 2025 . 
  33. ↑ برافي (2024). "ذاكرة كمومية عالية العتبة ومنخفضة التكلفة ومقاومة للأخطاء" . مجلة نيتشر . 627 (8005): 778-782 . arXiv : 2308.07915 . Bibcode : 2024Natur.627..778B . doi : 10.1038/ s41586-024-07107-7 . PMC 10972743. PMID 38538939 .  
  34. ↑ فريدكين، إدوارد ؛ توفولي، توماسو (1982). "المنطق المحافظ". المجلة الدولية للفيزياء النظرية . 21 ( 3-4 ): 219-253 . Bibcode : 1982IJTP...21..219F . doi : 10.1007/BF01857727 .
  35. ↑ أرورا، سانجيف ؛ باراك، بواز (2009). التعقيد الحسابي: منهج حديث . مطبعة جامعة كامبريدج. ص 123-125 . 
  36. ↑ بينيت، تشارلي (31 يوليو 2020). المعلومات كمية: كيف ساعد علم الفيزياء في شرح طبيعة المعلومات وما يمكن فعله بها (شريط فيديو). يبدأ الحدث عند الدقيقة 1:08:22 – عبر يوتيوب.
  37. ^ نيلسن وتشوانغ 2010 ، ص. 13.
  38. 1 2 Mermin 2007 ، ص. 17.
  39. 1 2 Mermin 2007 ، ص. 18.
  40. ↑ آرونسون 2013 ، ص 110.
  41. ^ نيلسن وتشوانغ 2010 ، ص. 30-32.
  42. ^ ميرمين 2007 ، ص 38-39.
  43. ↑ كورغالين، سيرجي؛ بورزونوف، سيرجي (2021). دليل موجز للحوسبة الكمومية: الخوارزميات، والتمارين، والتطبيقات . نصوص في علوم الحاسوب. تشام: سبرينغر. ISBN 978-3-030-65054-4.
  44. 1 2 تشي-تشيه ياو، أ. (1993). "تعقيد الدوائر الكمومية". وقائع المؤتمر السنوي الرابع والثلاثين لمؤسسة علوم الحاسوب لعام 1993 التابع لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . الصفحات 352-361 . doi : 10.1109/SFCS.1993.366852 . ISBN  0-8186-4370-6. S2CID 195866146 . 
  45. ↑ راوسندورف، روبرت؛ براون، دانيال إي؛ بريجل، هانز جيه. (25 أغسطس 2003). "الحوسبة الكمومية القائمة على القياس لحالات التجمعات". مجلة Physical Review A. 68 ( 2) 022312. arXiv : quant-ph/0301052 . Bibcode : 2003PhRvA..68b2312R . doi : 10.1103/PhysRevA.68.022312 . S2CID 6197709 . 
  46. ↑ أهارونوف، دوريت؛ فان دام، ويم؛ كيمبي، جوليا؛ لانداو، زيف؛ لويد، سيث؛ ريغيف، أوديد (1 يناير 2008). "الحوسبة الكمومية الأديباتية مكافئة للحوسبة الكمومية القياسية". مجلة SIAM Review . 50 (4): 755-787 . arXiv : quant-ph/0405098 . Bibcode : 2008SIAMR..50..755A . doi : 10.1137/080734479 . ISSN 0036-1445 . S2CID 1503123 .  
  47. ↑ فريدمان، مايكل هـ.؛ لارسن، مايكل؛ وانغ، تشنغهان (1 يونيو 2002). "دالة نمطية شاملة للحوسبة الكمومية". الاتصالات في الفيزياء الرياضية . 227 (3): 605-622 . arXiv : quant-ph/0001108 . Bibcode : 2002CMaPh.227..605F . doi : 10.1007/s002200200645 . ISSN 0010-3616 . S2CID 8990600 .  
  48. ↑ داس، أ.؛ تشاكرابارتي، ب.ك. (2008). "التلدين الكمي والحوسبة الكمية التناظرية". مجلة الفيزياء الحديثة 80 (3): 1061-1081 . arXiv : 0801.2193 . Bibcode : 2008RvMP ...80.1061D . CiteSeerX : 10.1.1.563.9990 . doi : 10.1103/RevModPhys.80.1061 . S2CID : 14255125 .  
  49. ↑ ناياك، شيتان؛ سيمون، ستيفن؛ ستيرن، آدي؛ داس سارما، سانكار (2008). "الأنيونات غير التبادلية والحوسبة الكمومية". مراجعات الفيزياء الحديثة . 80 (3): 1083-1159 . arXiv : 0707.1889 . Bibcode : 2008RvMP...80.1083N . doi : 10.1103/RevModPhys.80.1083 . S2CID 119628297 . 
  50. ^ نيلسن وتشوانغ 2010 ، ص. 481.
  51. 1 2 3 4 5 بريسكيل، جون (6 أغسطس 2018). "الحوسبة الكمومية في عصر NISQ وما بعده" . Quantum . 2 79. arXiv : 1801.00862 . Bibcode : 2018Quant...2...79P . doi : 10.22331/q-2018-08-06-79 . S2CID 44098998 . 
  52. ^ بلوفشتاين، دوليف. ايفريد، سيمون J.؛ جيم، ألكسندرا أ؛ لي، صوفي ه.؛ تشو، هينجيون؛ مانوفيتز، توم. عبادي، سبير؛ قايين، مادلين؛ كالينوفسكي، مارسين؛ هانغليتر، دومينيك؛ أتايدس، ج. بابلو بونيلا؛ مسكرة، نيشاد؛ كونغ، ايريس. جاو، شون؛ رودريجيز، بيدرو سيلز (6 ديسمبر 2023). "معالج كم منطقي يعتمد على مصفوفات ذرية قابلة لإعادة التشكيل" . طبيعة . 626 (7997): 58–65 . أرخايف : 2312.03982 . دوى : 10.1038/s41586-023-06927-3 . ردمك 1476-4687 . بمك 10830422 . PMID 38056497 . S2CID 266052773 .    
  53. ↑ "بحث ممول من وكالة مشاريع البحوث الدفاعية المتقدمة (DARPA) يؤدي إلى طفرة في الحوسبة الكمومية" . darpa.mil . 6 ديسمبر 2023. تم الاطلاع عليه في 5 يناير 2024 .
  54. ↑ تشودري، رضوان (30 ديسمبر 2023). "أهم 7 قصص ابتكارية لعام 2023 - هندسة مثيرة للاهتمام" . interestingengineering.com . تم الاطلاع عليه في 6 يناير 2024 .
  55. ^ بيراندولا، إس. أندرسن، أول؛ بانشي، ل.؛ بيرتا، م. بوناندار، د.؛ كولبيك، ر. إنجلوند، د.؛ جيرينج، T.؛ لوبو، سي. أوتافياني، C .؛ بيريرا، J .؛ رضوي، م.؛ شمس الشعاري، J .؛ توماميشيل، م.؛ أوسينكو، في سي؛ فالوني، ج. فيلوريسي، ب. والدن، ب. (2020). “التقدم في التشفير الكمي”. التقدم في البصريات والضوئيات . 12 (4): 1012. أرخايف : 1906.01645 . بيب كود : 2020AdOP...12.1012P . دوى : 10.1364/AOP.361502 .
  56. ↑ شو، فيهو؛ ما، شيونغفنغ؛ تشانغ، تشيانغ؛ لو، هوي-كوونغ؛ بان، جيان-وي (26 مايو 2020). "توزيع آمن للمفاتيح الكمومية باستخدام أجهزة واقعية". مراجعات الفيزياء الحديثة . 92 (2): 025002-3 . arXiv : 1903.09051 . Bibcode : 2020RvMP ...92b5002X . doi : 10.1103/RevModPhys.92.025002 . S2CID 210942877 . 
  57. ↑ شو، غوبين؛ ماو، جيانزو؛ ساك، إريك؛ وانغ، شوانغباو بول (22 مارس 2023). "نظرة عامة على المناهج الآمنة في ظل الحوسبة الكمومية: توزيع المفاتيح الكمومية والتشفير ما بعد الكمومي". المؤتمر السنوي السابع والخمسون لعلوم وأنظمة المعلومات (CISS) لعام 2023. معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE ) . ص 3. doi : 10.1109/CISS56502.2023.10089619 . ISBN  978-1-6654-5181-9.
  58. ↑ كوزلوفسكي، فويتش؛ وينر، ستيفاني (25 سبتمبر 2019). "نحو شبكات كمومية واسعة النطاق". وقائع المؤتمر الدولي السنوي السادس لجمعية ACM حول الحوسبة والاتصالات النانوية . ACM. الصفحات 1-7 . arXiv : 1909.08396 . doi : 10.1145/3345312.3345497 . ISBN  978-1-4503-6897-1.
  59. ^ قوه ، شيويشي. بريم، كاسبر ر.؛ بورجارد، يوهانس؛ إيزومي، شورو؛ لارسن، ميكيل V .؛ جيرينج، توبياس. كريستاندل، ماتياس. نيرجارد نيلسن، جوناس س.؛ أندرسن ، أولريك إل. (23 ديسمبر 2019). “الاستشعار الكمي الموزع في شبكة متشابكة ذات متغير مستمر”. فيزياء الطبيعة . 16 (3): 281– 284. أرخايف : 1905.09408 . دوى : 10.1038/s41567-019-0743-x . ردمك 1745-2473 . S2CID 256703226 .  
  60. 1 2 3 جوردان، ستيفن (14 أكتوبر 2022) [22 أبريل 2011]. "حديقة حيوانات الخوارزميات الكمومية" . مؤرشف من الأصل في 29 أبريل 2018.
  61. ↑ آرونسون، سكوت ؛ أرخيبوف، أليكس (6 يونيو 2011). "التعقيد الحسابي للبصريات الخطية". وقائع الندوة السنوية الثالثة والأربعين لجمعية آلات الحوسبة حول نظرية الحوسبة . سان خوسيه، كاليفورنيا : جمعية آلات الحوسبة . الصفحات 333-342 . arXiv : 1011.3245 . doi : 10.1145/1993636.1993682 . ISBN  978-1-4503-0691-1.
  62. 1 2 نيلسن وتشوانغ 2010 ، ص. 42.
  63. ↑ Preskill 2018 .
  64. ↑ نورتون، كوين (15 فبراير 2007). "أبو الحوسبة الكمومية" . وايرد .
  65. ↑ وايدمان، جاريد د.؛ ساجان، ماناس؛ ميكولاس، كاميل؛ ستيوارت، زاكاري ج.؛ بولانين، يوهانس؛ كايس، سابر؛ ويلسون، أنجيلا ك. (18 سبتمبر 2024). "الحوسبة الكمومية والكيمياء" . تقارير الخلية في العلوم الفيزيائية . 5 (9) 102105. رمز Bibcode : 2024CRPS....502105W . doi : 10.1016/j.xcrp.2024.102105 .
  66. ↑ أمباينيس، أندريس (ربيع 2014). "ماذا يمكننا أن نفعل باستخدام الحاسوب الكمومي؟" . معهد الدراسات المتقدمة.
  67. ↑ تشانغ، كينيث (14 يونيو 2023). "تقدم الحوسبة الكمومية يبدأ حقبة جديدة، بحسب شركة آي بي إم - توصل حاسوب كمومي إلى إجابات أفضل لمسألة فيزيائية من حاسوب عملاق تقليدي" . صحيفة نيويورك تايمز . تاريخ الاطلاع: 15 يونيو 2023 .{{cite news}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link )
  68. ↑ كيم، يونغسوك؛ وآخرون . (14 يونيو 2023). "دليل على فائدة الحوسبة الكمومية قبل التسامح مع الأخطاء" . مجلة نيتشر . 618 (7965): 500-505 . Bibcode : 2023Natur.618..500K . doi : 10.1038/ s41586-023-06096-3 . PMC 10266970. PMID 37316724 .   
  69. ↑ موريلو، أندريا (21 نوفمبر 2018). غداء وتعلم: الحوسبة الكمومية . سيبوس تي في . مؤرشف من الأصل في 15 فبراير 2021. تم الاطلاع عليه في 4 فبراير 2021 – عبر يوتيوب.{{cite AV media}}: CS1 maint: bot: حالة عنوان URL الأصلي غير معروفة ( رابط )
  70. ↑ روان، جوناثان؛ مكافي، أندرو؛ أوليفر، ويليام د. (1 يناير 2022). "الحوسبة الكمومية لقادة الأعمال" . مجلة هارفارد للأعمال . الرقم الدولي الموحد للدوريات 0017-8012 . تاريخ الاسترجاع: 12 أبريل 2023 . 
  71. ↑ بودي، فلوريان؛ فولز، دانيال (12 يوليو 2019). "الحوسبة الكمومية والصناعة الكيميائية | ماكينزي" . www.mckinsey.com . شركة ماكينزي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 أبريل 2023 .
  72. ↑ بورزاك، كاثرين (30 أكتوبر 2017). "الكيمياء هي التطبيق الأساسي للحوسبة الكمومية" . cen.acs.org . الجمعية الكيميائية الأمريكية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 أبريل 2023 .
  73. 1 2 جيسين، نيكولاس؛ ريبوردي، غريغوار؛ تيتل، فولفغانغ؛ زبيندن، هوغو (8 مارس 2002). "التشفير الكمي" . مراجعات الفيزياء الحديثة . 74 (1): 145-195 . arXiv : quant-ph/0101098 . Bibcode : 2002RvMP...74..145G . doi : 10.1103/RevModPhys.74.145 . ISSN 0034-6861 . 
  74. ↑ لينسترا، أرجين ك. (2000). "تحليل الأعداد الصحيحة إلى عواملها الأولية" (ملف PDF) . التصاميم، والرموز، والتشفير . 19 (2/3): 101-128 . doi : 10.1023/A:1008397921377 . S2CID 9816153. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 10 أبريل 2015. 
  75. ^ نيلسن وتشوانغ 2010 ، ص. 216.
  76. 1 2 بيرنشتاين، دانيال ج. (2009). "مقدمة في التشفير ما بعد الكمومي". التشفير ما بعد الكمومي . برلين، هايدلبرغ: سبرينغر. ص 1-14 . doi : 10.1007/978-3-540-88702-7_1 . ISBN  978-3-540-88701-0. S2CID 61401925 . 
  77. ↑ انظر أيضًا pqcrypto.org ، وهي قائمة مراجع يحتفظ بها دانيال ج. بيرنشتاين وتانيا لانج حول التشفير الذي لا يُعرف أنه قابل للكسر بواسطة الحوسبة الكمومية.
  78. ↑ ماكليس، آر جيه (يناير 1978). "نظام تشفير بالمفتاح العام قائم على نظرية الترميز الجبري" (ملف PDF) . DSNPR . 44 : 114-116 . Bibcode : 1978DSNPR..44..114M .
  79. ↑ كوباياشي، هـ.؛ غال، ف. ل. (2006). "مشكلة المجموعة الفرعية المخفية ثنائية السطوح: دراسة استقصائية" . تكنولوجيا المعلومات والإعلام . 1 (1): 178-185 . doi : 10.2197/ipsjdc.1.470 .
  80. ↑ بينيت، تشارلز هـ.؛ بيرنشتاين، إيثان؛ براسارد، جيل؛ فازيراني، أوميش (أكتوبر 1997). "نقاط القوة والضعف في الحوسبة الكمومية". مجلة SIAM للحوسبة . 26 (5): 1510-1523 . arXiv : quant-ph/9701001 . Bibcode : 1997quant.ph..1001B . doi : 10.1137/s0097539796300933 . S2CID 13403194 . 
  81. ↑ براسارد، جيل؛ هوير، بيتر؛ تاب، آلان (2016). "خوارزمية كمومية لمسألة التصادم". في: كاو، مينغ يانغ (محرر). موسوعة الخوارزميات . نيويورك، نيويورك: سبرينغر. ص 1662-1664 . arXiv : quant-ph/9705002 . doi : 10.1007/978-1-4939-2864-4_304 . ISBN  978-1-4939-2864-4. S2CID 3116149 . 
  82. ↑ فرحي، إدوارد؛ غولدستون، جيفري؛ غوتمان، سام (23 ديسمبر 2008). "خوارزمية كمومية لشجرة هاميلتونية NAND" . نظرية الحوسبة . 4 (1): 169-190 . doi : 10.4086/toc.2008.v004a008 . ISSN 1557-2862 . S2CID 8258191 .  
  83. ↑ ويليامز، كولين ب. (2011). استكشافات في الحوسبة الكمومية . سبرينغر . ص 242-244 . ISBN  978-1-84628-887-6.
  84. ↑ جروفر، لوف (29 مايو 1996). "خوارزمية ميكانيكية كمومية سريعة للبحث في قواعد البيانات". arXiv : quant-ph/9605043 .
  85. ↑ أمباينيس، أمباينيس (يونيو 2004). "خوارزميات البحث الكمومي". أخبار ACM SIGACT . 35 (2): 22-35 . arXiv : quant-ph/0504012 . Bibcode : 2005quant.ph..4012A . doi : 10.1145/992287.992296 . S2CID 11326499 . 
  86. ↑ ريتش، ستيفن؛ جيلمان، بارتون (1 فبراير 2014). "وكالة الأمن القومي تسعى لبناء حاسوب كمومي قادر على اختراق معظم أنواع التشفير" . صحيفة واشنطن بوست .
  87. ↑ لوكاس، أندرو (2014). "صياغات إيزينغ للعديد من مسائل NP" . مجلة فرونتيرز إن فيزيكس . 2 : 5. arXiv : 1302.5843 . Bibcode : 2014FrP.....2....5L . doi : 10.3389/fphy.2014.00005 .
  88. ↑ أوتيرال، كارلوس؛ ستراهم، مارتن؛ موريس، غاريت؛ بنجامين، سيمون؛ دين، شارلوت؛ شي، جيي (2021). "آفاق الحوسبة الكمومية في علم الأحياء الجزيئي الحاسوبي" . مجلة WIREs للعلوم الجزيئية الحاسوبية . 11 e1481. arXiv : 2005.12792 . doi : 10.1002/wcms.1481 . S2CID 218889377 . 
  89. ↑ بيامونتي، جاكوب؛ ويتيك، بيتر؛ بانكوتي، نيكولا؛ ريبنتروست، باتريك؛ ويبي، ناثان؛ لويد، سيث (سبتمبر 2017). "التعلم الآلي الكمي". نيتشر . 549 (7671): 195-202 . arXiv : 1611.09347 . Bibcode : 2017Natur.549..195B . doi : 10.1038 / nature23474 . ISSN 0028-0836 . PMID 28905917. S2CID 64536201 .   
  90. ^ وانغ ، يوكسوان. شيويه، تشاوهوي. يوان، جي؛ تشاو، ييجيا؛ لي يوان. وو، يونغهاو؛ بان، جيان وي (2024). "مراجعة شاملة للتعلم الآلي الكمي" . البحوث الأساسية . 5 (2): 378-417 . دوى : 10.1016/j.fmre.2024.01.008 . بمك 12869772 . بميد 41647569 .  
  91. ↑ جربي، سفيين؛ جيوريك، كاسبر؛ مارشال، سيمون سي؛ مولتيني، ريكاردو؛ دونجكو، فيدران (6 يوليو 2024). "ظلال التعلم الآلي الكمي" . نيتشر كوميونيكيشنز . 15 (1) 5676. arXiv : 2306.00061 . Bibcode : 2024NatCo..15.5676J . doi : 10.1038/ s41467-024-49877-8 . hdl : 1887/4170178 . PMC 11227511. PMID 38971826 .  
  92. ↑ هارو، آرام؛ حسيديم، أفيناتان؛ لويد، سيث (2009). "خوارزمية كمومية لحل أنظمة المعادلات الخطية". رسائل المراجعة الفيزيائية . 103 (15) 150502. arXiv : 0811.3171 . Bibcode : 2009PhRvL.103o0502H . doi : 10.1103/PhysRevLett.103.150502 . PMID 19905613. S2CID 5187993 .  
  93. ↑ بينيديتي، مارسيلو؛ ريالبي-غوميز، جون؛ بيسواس، روباك؛ بيردومو-أورتيز، أليخاندرو (9 أغسطس 2016). "تقدير درجات الحرارة الفعالة في أجهزة التلدين الكمومي لتطبيقات أخذ العينات: دراسة حالة مع تطبيقات محتملة في التعلم العميق" . مجلة Physical Review A. 94 ( 2) 022308. arXiv : 1510.07611 . Bibcode : 2016PhRvA..94b2308B . doi : 10.1103/PhysRevA.94.022308 .
  94. ↑ أجاجيكار، أكشاي؛ يو، فينغتشي (5 ديسمبر 2020). "التعلم العميق المدعوم بالحوسبة الكمومية للكشف عن الأعطال وتشخيصها في أنظمة العمليات الصناعية". مجلة الحوسبة والهندسة الكيميائية . 143 107119. arXiv : 2003.00264 . doi : 10.1016/j.compchemeng.2020.107119 . ISSN 0098-1354 . S2CID 211678230 .  
  95. ↑ أجاجيكار، أكشاي؛ يو، فينغكي (1 ديسمبر 2021). "التعلم العميق الهجين القائم على الحوسبة الكمومية لتشخيص الأعطال في أنظمة الطاقة الكهربائية" . الطاقة التطبيقية . 303 117628. Bibcode : 2021ApEn..30317628A . doi : 10.1016/j.apenergy.2021.117628 . ISSN 0306-2619 . 
  96. ↑ فيديتشيف، بيتر ؛ بيركوف، تيموثي؛ كريلوف، إيفان (2023). " التعلم الآلي الكمي لاكتشاف الأدوية" . التقارير العلمية . 13 (1): 8250. doi : 10.1038/s41598-023-32703-4 . PMC 10201520. PMID 37217521 .  
  97. ↑ بورفيتز، ديبورا (22 أغسطس 2023). "جيرو تستخدم الحوسبة الكمومية والذكاء الاصطناعي لمعالجة أمراض الشيخوخة" . عالم تكنولوجيا المعلومات الحيوية .
  98. ↑ غاو، شون؛ أنشوتز، إريك ر.؛ وانغ، شنغ تاو؛ سيراك، ج. إغناسيو؛ لوكين، ميخائيل د. (2022). "تحسين النماذج التوليدية عبر الارتباطات الكمومية". مجلة Physical Review X. 12 ( 2) 021037. arXiv : 2101.08354 . Bibcode : 2022PhRvX..12b1037G . doi : 10.1103/PhysRevX.12.021037 . S2CID 231662294 . 
  99. ↑ لي، جوندي؛ توبالوغلو، راسيت؛ غوش، سواروب (9 يناير 2021). "نماذج توليدية كمومية لاكتشاف الأدوية الجزيئية الصغيرة". معاملات IEEE في الهندسة الكمومية . 2 : 1-8 . arXiv : 2101.03438 . Bibcode : 2021ITQE....2E4804L . doi : 10.1109/TQE.2021.3104804 .
  100. ↑ نوفيكوف، ألكسندر؛ وآخرون . (16 يونيو 2025). "ألفا إيفولف: وكيل ترميز للاكتشاف العلمي والخوارزمي". arXiv : 2506.13131 [ cs.AI ]. 
  101. ↑ تشانغ، سي.؛ وآخرون . (22 أكتوبر 2025). "الحوسبة الكمومية للهندسة الجزيئية عبر أصداء الدوران النووي متعددة الأجسام". arXiv : 2510.19550 [ quant-ph ]. 
  102. 1 2 3 بروكس، مايكل (24 مايو 2023). "الحواسيب الكمومية: ما فائدتها؟" . مجلة نيتشر . 617 (7962): S1– S3 . Bibcode : 2023Natur.617S...1B . doi : 10.1038/d41586-023-01692-9 . PMID 37225885. S2CID 258847001 .  
  103. 1 2 3 4 تورستن هوفلر؛ توماس هانر؛ ماتياس تروير (مايو 2023). "فك تشابك الضجة عن الواقعية: حول تحقيق ميزة الكم بشكل واقعي" . اتصالات ACM.
  104. ↑ دياكونوف، ميخائيل (15 نوفمبر 2018). "الحجة ضد الحوسبة الكمومية" . مجلة IEEE Spectrum .
  105. ^ ديفينسينزو ، ديفيد ب. (13 أبريل 2000). “التنفيذ المادي للحساب الكمي”. فورتشريت دير فيزيك . 48 ( 9–11 ): 771–783 . أرخايف : quant-ph/0002077 . بيب كود : 2000ForPh..48..771D . دوى : 10.1002/1521-3978(200009)48:9/11 < 771::AID-PROP771 > 3.0.CO ; 2-ه . S2CID 15439711 . 
  106. ↑ باوكا إس جيه، داس كيه، كالرا بي، مويني إيه، يانغ واي، ترينر إم، بوسكيه إيه، كانتالوب سي، ديك إن، غاردنر جي سي، مانفرا إم جيه، رايلي دي جيه (2021). "شريحة CMOS مبردة لتوليد إشارات تحكم لعدة كيوبتات" . مجلة نيتشر للإلكترونيات . 4 (4): 64-70 . arXiv : 1912.01299 . doi : 10.1038/s41928-020-00528-y . S2CID 231715555 . 
  107. ↑ "توحيد معايير التشفير ما بعد الكم" . المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST) . 3 يناير 2017.
  108. ↑ جايلز، مارتن (17 يناير 2019). "كان لدينا المزيد من الحواسيب الكمومية لو لم يكن من الصعب العثور على الكابلات اللعينة" . مجلة إم آي تي ​​للتكنولوجيا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 مايو 2021 .
  109. ↑ "حل صيني بشأن العناصر الأرضية النادرة يُهمّش وكالة الدفاع الأمريكية" . صحيفة ساوث تشاينا مورنينغ بوست . ١٧ مارس ٢٠٢٦. تاريخ الاطلاع: ١٤ أبريل ٢٠٢٦ .
  110. ↑ دي فينسينزو، ديفيد ب. (1995). "الحوسبة الكمومية". مجلة ساينس . 270 (5234): 255-261 . Bibcode : 1995Sci...270..255D . CiteSeerX 10.1.1.242.2165 . doi : 10.1126/science.270.5234.255 . S2CID 220110562 .  
  111. ↑ زو، هـ.؛ داي ، و.؛ دي وايل، أتام (2022). "تطوير أجهزة التبريد بالتخفيف - مراجعة". علم التبريد . 121. doi : 10.1016/j.cryogenics.2021.103390 . ISSN 0011-2275 . S2CID 244005391 .  
  112. ↑ جونز، نيكولا (19 يونيو 2013). "الحوسبة: شركة الكم" . مجلة نيتشر . 498 (7454): 286-288 . Bibcode : 2013Natur.498..286J . doi : 10.1038/498286a . PMID 23783610 . 
  113. ↑ فيبسالاينن، أنتي ب.؛ كاراملو، أمير ح.؛ أوريل، جون ل.؛ دوجرا، أكشونا س.؛ لور، بن؛ وآخرون . (أغسطس 2020). "تأثير الإشعاع المؤين على تماسك الكيوبت فائق التوصيل" . مجلة نيتشر . 584 (7822): 551-556 . arXiv : 2001.09190 . Bibcode : 2020Natur.584..551V . doi : 10.1038/ s41586-020-2619-8 . ISSN 1476-4687 . PMID 32848227. S2CID 210920566 .    
  114. ↑ آمي، ماثيو؛ ماتيو، أوليفيا؛ جورجيو، فلاد؛ موسكا، ميشيل؛ بارنت، أليكس؛ شانك، جون (30 نوفمبر 2016). "تقدير تكلفة هجمات الصور المسبقة الكمومية العامة على SHA-2 وSHA-3". arXiv : 1603.09383 [ quant-ph ].
  115. ↑ دياكونوف، إم آي (14 أكتوبر 2006). إس. لوري؛ شو، جيه؛ زاسلافسكي، إيه (محررون). "هل الحوسبة الكمومية المقاومة للأخطاء ممكنة حقًا؟". الاتجاهات المستقبلية في الإلكترونيات الدقيقة. في عالم النانو : 4-18 . arXiv : quant-ph/0610117 . Bibcode : 2006quant.ph.10117D .
  116. ↑ أحسن، محمد (2015). إطار معماري للحاسوب الكمومي ذي الأيونات المحصورة قائم على أداة محاكاة الأداء . رمز Bibcode : 2015PhDT........56A . OCLC 923881411 . 
  117. ↑ أحسن، محمد؛ ميتر، رودني فان؛ كيم، جونغسانغ (28 ديسمبر 2016). "تصميم حاسوب كمومي بمليون كيوبت باستخدام محاكي أداء الموارد" . مجلة ACM للتقنيات الناشئة في أنظمة الحوسبة . 12 (4): 39:1–39:25. arXiv : 1512.00796 . doi : 10.1145/2830570 . ISSN 1550-4832 . S2CID 1258374 .  
  118. ↑ جيدني، كريج؛ إيكيرا، مارتن (15 أبريل 2021). "كيفية تحليل أعداد RSA ذات 2048 بت في 8 ساعات باستخدام 20 مليون كيوبت مشوش". Quantum . 5 433. arXiv : 1905.09749 . Bibcode : 2021Quant...5..433G . doi : 10.22331/q-2021-04-15-433 . ISSN 2521-327X . S2CID 162183806 .  
  119. ↑ رويز، دييغو؛ غيود، جيريمي؛ ليفرييه، أنتوني؛ ميررحيمي، مازيار؛ فويو، كريستوف (26 يناير 2025). "رموز LDPC-cat للحوسبة الكمومية ثنائية الأبعاد ذات التكلفة المنخفضة" . Nature Communications . 16 (1) 1040. arXiv : 2401.09541 . Bibcode : 2025NatCo..16.1040R . doi : 10.1038/ s41467-025-56298-8 . ISSN 2041-1723 . PMC 11762751. PMID 39863608 .   
  120. ↑ فريدمان، مايكل هـ .؛ كيتايف، أليكسي ؛ لارسن، مايكل ج .؛ وانغ، تشنغهان (2003). "الحوسبة الكمومية الطوبولوجية". نشرة الجمعية الرياضية الأمريكية . 40 (1): 31-38 . arXiv : quant-ph/0101025 . doi : 10.1090/S0273-0979-02-00964-3 . MR 1943131 . 
  121. ↑ مونرو، دون (1 أكتوبر 2008). "الأنيونات: هل هي الاختراق الذي تحتاجه الحوسبة الكمومية؟" . مجلة نيو ساينتست .
  122. 1 2 كوسينز، دانيال (28 يونيو 2025). "كيفية التفكير في... الجسيمات شبه الحقيقية". نيو ساينتست . 266 (3549): 34. doi : 10.1016/S0262-4079(25)01046-2 .
  123. 1 2 مين، د.؛ درموتا، ب.؛ نادلينجر، د.ب.؛ أينلي، إ.م.؛ أغراوال، أ.؛ نيكول، ب.س.؛ سرينيفاس، ر.؛ أرانييدا، ج.؛ لوكاس، د.م. (2025). "الحوسبة الكمومية الموزعة عبر وصلة شبكة بصرية" . نيتشر . 638 (8050): 383-388 . arXiv : 2407.00835 . Bibcode : 2025Natur.638..383M . doi : 10.1038/s41586-024-08404- x . PMC 11821536. PMID 39910308 .  
  124. ↑ "أول خوارزمية كمومية موزعة تقربنا من الحواسيب الكمومية العملاقة" . جامعة أكسفورد. 6 فبراير 2025. تم الاطلاع عليه في 2 يوليو 2026 .
  125. ↑ إيوليانو، م.؛ وآخرون (2026). "بوابات كمومية منقولة عن بُعد بين سجلات كيوبت صلبة الحالة بعيدة" . نيتشر كوميونيكيشنز . 17 (1) 4694. arXiv : 2601.04848 . Bibcode : 2026NatCo..17.4694I . doi : 10.1038/ s41467-026-72818-6 . PMC 13212882. PMID 42191685 .   
  126. ↑ كنورزر، ج؛ ليو، إكس؛ شيفر، بي إف؛ تورا، ج (1 يوليو 2026). "معالجة المعلومات الكمومية الموزعة: مراجعة للتقدم المحرز مؤخرًا". تقارير عن التقدم في الفيزياء . 89 (7): 074401. doi : 10.1088/1361-6633/ae74e0 . ISSN 0034-4885 . 
  127. ↑ بريسكيل، جون (26 مارس 2012). "الحوسبة الكمومية وحدود التشابك". arXiv : 1203.5813 [ quant-ph ].
  128. ↑ بويكسو، سيرجيو؛ إيساكوف، سيرجي ف.؛ سميليانسكي، فاديم ن.؛ بابوش، رايان؛ دينغ، نان؛ وآخرون . (2018). "توصيف التفوق الكمومي في الأجهزة قصيرة المدى". مجلة نيتشر فيزيكس . 14 (6): 595-600 . arXiv : 1608.00263 . Bibcode : 2018NatPh..14..595B . doi : 10.1038/s41567-018-0124-x . S2CID 4167494 .  
  129. ↑ سافاج، نيل (5 يوليو 2017). "الحواسيب الكمومية تتنافس على "التفوق"" . مجلة ساينتفك أمريكان .
  130. ↑ جايلز، مارتن (20 سبتمبر 2019). "أفادت التقارير أن باحثي جوجل قد حققوا "تفوقًا كميًا"" . مجلة إم آي تي ​​للتكنولوجيا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 مايو 2020 .
  131. ↑ تافاريس، فرانك (23 أكتوبر 2019). "جوجل وناسا تحققان التفوق الكمي" . ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 نوفمبر 2021 .
  132. ↑ بيدنولت، إدوين؛ غانيلز، جون أ.؛ نانسيني، جياكومو؛ هوريش، ليور؛ ويسنييف، روبرت (22 أكتوبر 2019). "الاستفادة من التخزين الثانوي لمحاكاة دوائر سيكامور العميقة ذات 54 كيوبت". arXiv : 1910.09534 [ quant-ph ].
  133. ↑ تشو، أدريان (23 أكتوبر 2019). "شركة آي بي إم تُشكك في مزاعم جوجل بالتفوق الكمي" . مجلة ساينس . doi : 10.1126/science.aaz6080 . ISSN 0036-8075 . S2CID 211982610 .  
  134. ↑ ليو، يونغ (ألكسندر)؛ ليو، شين (لوسي)؛ لي، فانغ (نانسي)؛ فو، هاوهوان؛ يانغ، يولينغ؛ وآخرون . (14 نوفمبر 2021). "سد فجوة "التفوق الكمي". وقائع المؤتمر الدولي للحوسبة عالية الأداء والشبكات والتخزين والتحليل . SC '21. نيويورك، نيويورك: رابطة آلات الحوسبة. الصفحات 1-12 . arXiv : 2110.14502 . doi : 10.1145/3458817.3487399 . ISBN   978-1-4503-8442-1. S2CID 239036985 . 
  135. ↑ بولمر، جاكوب إف إف؛ بيل، برين إيه؛ تشادويك، راشيل إس؛ جونز، أليكس إي؛ مويس، ديانا؛ وآخرون . (28 يناير 2022). "حدود الميزة الكمومية في أخذ عينات البوزونات الغاوسية" . مجلة ساينس أدفانسز . 8 (4) eabl9236. arXiv : 2108.01622 . Bibcode : 2022SciA....8.9236B . doi : 10.1126 / sciadv.abl9236 . ISSN 2375-2548 . PMC 8791606. PMID 35080972 .    
  136. ↑ ماكورميك، كاتي (10 فبراير 2022). "السباق لم ينتهِ بعد بين الحواسيب الكلاسيكية والكمية" . الفيزياء . 15 19. Bibcode : 2022PhyOJ..15...19M . doi : 10.1103/Physics.15.19 . S2CID 246910085 . 
  137. ↑ بان، فينغ؛ تشين، كيانغ؛ تشانغ، بان (2022). "حل مشكلة أخذ العينات في دوائر سيكامور الكمومية". رسائل المراجعة الفيزيائية . 129 (9) 090502. arXiv : 2111.03011 . Bibcode : 2022PhRvL.129i0502P . doi : 10.1103/PhysRevLett.129.090502 . PMID 36083655. S2CID 251755796 .  
  138. ↑ تشو ، أدريان (2 أغسطس 2022). "الحواسيب العادية قادرة على التغلب على حاسوب جوجل الكمومي في نهاية المطاف" . مجلة ساينس . 377. doi : 10.1126/science.ade2364 .
  139. ↑ "باحثون يستخدمون حاسوبًا عملاقًا عاديًا ينتزعون 'هيمنة جوجل الكمومية'" . TechCrunch . 5 أغسطس 2022. تاريخ الاطلاع: 7 أغسطس 2022 .
  140. ↑ بول، فيليب (3 ديسمبر 2020). "علماء الفيزياء في الصين يتحدون "التفوق الكمي" لشركة جوجل"Nature . 588 (7838): 380. Bibcode : 2020Natur.588..380B . doi : 10.1038 / d41586-020-03434-7 . PMID 33273711. S2CID 227282052 .  
  141. ↑ غاريستو، دانيال. "حاسوب كمي قائم على الضوء يتجاوز أسرع الحواسيب العملاقة الكلاسيكية" . مجلة ساينتفك أمريكان . تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 ديسمبر 2020 .
  142. ↑ كونوفير، إميلي (3 ديسمبر 2020). "الحاسوب الكمومي الجديد القائم على الضوء، جيوتشانغ، حقق التفوق الكمومي" . أخبار العلوم . تم الاطلاع عليه في 7 ديسمبر 2020 .
  143. ↑ تشونغ، هان-سين؛ وانغ، هوي؛ دينغ، يو-هاو؛ تشين، مينغ-تشنغ؛ بنغ، لي-تشاو؛ وآخرون . (3 ديسمبر 2020). "ميزة الحوسبة الكمومية باستخدام الفوتونات". مجلة ساينس . 370 (6523): 1460-1463 . arXiv : 2012.01625 . Bibcode : 2020Sci...370.1460Z . doi : 10.1126 /science.abe8770 . ISSN 0036-8075 . PMID 33273064. S2CID 227254333 .    
  144. ↑ روبيرسون، تارا م . (21 مايو 2020). "هل يمكن أن يكون الترويج قوةً للخير؟" . الفهم العام للعلوم . 29 (5): 544-552 . doi : 10.1177/0963662520923109 . ISSN 0963-6625 . PMID 32438851. S2CID 218831653 .   
  145. ↑ كافاليير، فابيو؛ ماتسون، جون؛ سميتس، بن (سبتمبر 2020). "الآثار الأمنية للتشفير الكمومي والحوسبة الكمومية" . أمن الشبكات . 2020 (9): 9-15 . doi : 10.1016/S1353-4858(20)30105-7 . ISSN 1353-4858 . S2CID 222349414 .  
  146. ^ ليو، يونغ؛ تشن، ياوجيان. قوه، تشو؛ سونغ جياوي؛ شي، شينمين؛ غان، لين؛ وو، ونتشاو؛ وو، وي. فو، هاوهوان؛ ليو، شين؛ تشن ديكسون. تشاو، زيفنغ؛ يانغ، قوانغوين؛ جاو ، جيانغانغ (16 يناير 2024). “التحقق من تجارب الميزة الكمومية مع تقلص شبكة موتر متعددة السعة” . رسائل المراجعة البدنية . 132 (3) 030601. أرخايف : 2212.04749 . بيب كود : 2024PhRvL.132c0601L . دوى : 10.1103/PhysRevLett.132.030601 . ISSN 0031-9007 . PMID 38307065 .  
  147. ↑ مونرو، دون (ديسمبر 2022). "الحواسيب الكمومية والكون" . اتصالات جمعية آلات الحوسبة.
  148. ↑ سوين، مات (20 يونيو 2023). "شركة PsiQuantum تتوقع انخفاضًا بمقدار 700 ضعف في متطلبات الموارد الحاسوبية لكسر تشفير المنحنى الإهليلجي باستخدام حاسوب كمومي مقاوم للأخطاء" . The Quanrum Insider .
  149. ↑ أونرو، بيل (1995). "الحفاظ على التماسك في الحواسيب الكمومية". مجلة Physical Review A. 51 ( 2): 992–997 . arXiv : hep-th/9406058 . Bibcode : 1995PhRvA..51..992U . doi : 10.1103/PhysRevA.51.992 . PMID: 9911677. S2CID : 13980886 .  
  150. ↑ ديفيز، بول (6 مارس 2007). "آثار الكون الهولوغرافي على علم المعلومات الكمومية وطبيعة القانون الفيزيائي". arXiv : quant-ph/0703041 .
  151. ↑ ريغان، ك. و. (23 أبريل 2016). "التفوق الكمي والتعقيد" . رسالة غودل المفقودة وP=NP .
  152. ↑ كالاي، جيل (مايو 2016). "لغز الحاسوب الكمومي" (ملف PDF) . إشعارات الجمعية الأمريكية للرياضيات . 63 (5): 508-516 .
  153. ↑ رينوت، يوسف؛ شوهام، تومر؛ كالاي، جيل (13 يوليو 2021). "الجوانب الإحصائية لإثبات التفوق الكمي". arXiv : 2008.05177 [ quant-ph ].
  154. ↑ دياكونوف، ميخائيل (15 نوفمبر 2018). "الحجة ضد الحوسبة الكمومية" . مجلة IEEE Spectrum . تم الاطلاع عليه في 3 ديسمبر 2019 .
  155. ↑ راسل، جون (10 يناير 2019). "تحديث IBM Quantum: إطلاق نظام Q System One، ومتعاونون جدد، وخطط مركز QC" . HPCwire . تم الاطلاع عليه في 9 يناير 2023 .
  156. ^ تاتشينو، فرانشيسكو؛ كييزا، أليساندرو؛ كاريتا، ستيفانو؛ جيرايس ، داريو (19 ديسمبر 2019). "أجهزة الكمبيوتر الكمومية كمحاكاة كمومية عالمية: أحدث ما توصلت إليه التكنولوجيا ووجهات نظر" . تقنيات الكم المتقدمة . 3 (3) 1900052. أرخايف : 1907.03505 . دوى : 10.1002/qute.201900052 . ISSN 2511-9044 . S2CID 195833616 .  
  157. ↑ Grumbling & Horowitz 2019 ، ص 127.
  158. ↑ Grumbling & Horowitz 2019 ، ص 114.
  159. ↑ ناياك، شيتان؛ سيمون، ستيفن هـ.؛ ستيرن، آدي؛ فريدمان، مايكل؛ داس سارما، سانكار (12 سبتمبر 2008). "الجسيمات غير الأبيلية والحوسبة الكمومية الطوبولوجية" . مراجعات الفيزياء الحديثة . 80 (3): 1083-1159 . arXiv : 0707.1889 . Bibcode : 2008RvMP ...80.1083N . doi : 10.1103/RevModPhys.80.1083 .
  160. ↑ Grumbling & Horowitz 2019 ، ص 119.
  161. ↑ Grumbling & Horowitz 2019 ، ص 126.
  162. 1 2 "علماء يحققون إنجازًا هامًا في مجال الإشارات الكمومية" . تقرير ستانفورد . جامعة ستانفورد. 1 ديسمبر 2025. تاريخ الاطلاع: 8 يناير 2026 .
  163. ↑ بان، ف.؛ ليو، ف.؛ هاينز، ت. ف.؛ ديون، ج. أ. (2025). "واجهة الدوران-الفوتون في درجة حرارة الغرفة في جهاز نانوي التركيب من ثنائي سيلينيد الموليبدينوم والسيليكون". نيتشر كوميونيكيشنز .
  164. ↑ "جهاز يعمل بدرجة حرارة الغرفة يُحسّن الاتصالات الكمومية" . مجلة كوانتم زايتجايست . 2 ديسمبر 2025. تاريخ الاطلاع: 8 يناير 2026 .
  165. ^ نيلسن وتشوانغ 2010 ، ص. 29.
  166. ^ نيلسن وتشوانغ 2010 ، ص. 126.
  167. ^ نيلسن وتشوانغ 2010 ، ص. 41.
  168. ^ نيلسن وتشوانغ 2010 ، ص. 201.
  169. ↑ بيرنشتاين، إيثان؛ فازيراني، أوميش (1997). "نظرية التعقيد الكمي" . مجلة SIAM للحوسبة . 26 (5): 1411-1473 . CiteSeerX 10.1.1.144.7852 . doi : 10.1137/S0097539796300921 . 
  170. ↑ "هان يوان رقم 1 يصبح أول حاسوب كمومي تجاري في الصين" . ذا كوانتوم إنسايدر . 2 نوفمبر 2025. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 مايو 2026 .
  171. ↑ "شركة آي بي إم تكشف النقاب عن أول نظام حوسبة كمومية متكامل في العالم للاستخدام التجاري" (بيان صحفي). آي بي إم. 8 يناير 2019. تاريخ الاطلاع: 21 مايو 2026 .
  172. ↑ تشونغ، هان-سين (2020). "ميزة الحوسبة الكمومية باستخدام الفوتونات". مجلة ساينس . 370 (6523): 1460-1463 . arXiv : 2012.01625 . Bibcode : 2020Sci...370.1460Z . doi : 10.1126/science.abe8770 . PMID 33273064 . 
  173. ↑ "شركة QpiAI تطلق نظامًا كميًا فائق التوصيل مكونًا من 25 كيوبت في الهند" . HPCwire . 16 أبريل 2025. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 مايو 2026 .

مصادر

للمزيد من القراءة

الكتب الدراسية

الأوراق الأكاديمية

المحاضرات