لقد كنت أتابع مجال الحوسبة الكمومية عن كثب، وبصراحة شعرت أن عام 2024 كان مختلفًا عن دورة الضجيج المعتادة. عادةً ما تحصل على إعلان كبير واحد، رقم فلكي لا معنى له، ثم صمت لعام آخر. هذه المرة كانت مختلفة فعلاً — حيث حققنا ثلاثة اختراقات رئيسية من شركات مختلفة تمامًا باستخدام نهج مختلف تمامًا، جميعها خلال شهور قليلة من بعضها البعض. هذا النمط هو الذي يخبرك أن المجال يتقدم فعلاً.

دعني أشرح ما حدث فعلاً لأن أحدث الاختراقات في الحوسبة الكمومية لعام 2024 لم تكن مجرد تحسينات تدريجية. أطلقت جوجل معالج ويلو في ديسمبر — معالج فائقة التوصيل بـ 105 كيوبت قام بشيء كان يسعى إليه المجال منذ حوالي 30 عامًا. أضافت المزيد من الكيوبتات وانخفض معدل الخطأ بدلاً من أن يرتفع. أعلم أن هذا يبدو واضحًا، لكنه في الواقع أمر مهم جدًا. المشكلة الأساسية مع الأنظمة الكمومية كانت أن التوسع يعني مزيدًا من الضوضاء، وعدم الاستقرار، وكل شيء يصبح أكثر فوضى. ويلو كسر هذا النمط. أظهروا ما يسميه الباحثون "تشغيل تحت العتبة"، والذي يعني بشكل أساسي أن التوسع الآن يساعد بدلاً من أن يضر.

الاختبار الذي أجروه بجانبه جذب الكثير من الانتباه — حيث قام ويلو بمحاكاة دائرة عشوائية في أقل من خمس دقائق، وهو ما كان سيستغرق الحواسيب الفائقة التقليدية 10 كوينتليون سنة. هذا رقم حقيقي نُشر في مجلة نيتشر مع منهجية كاملة متاحة، وهو مهم لأن الادعاءات السابقة في المجال الكمومي تعرضت لانتقادات مشروعة. لكن الجزء الصادق هو: أن هذا الاختبار لا يزال محدودًا جدًا. فهو يثبت أن بعض العمليات الحسابية غير قابلة للحل تقليديًا، لكنه لا يعني أن ويلو يشغل الآن اكتشاف أدوية أو نمذجة مناخ. ما يثبته هو أن الحوسبة الكمومية ذات التصحيح الأخطاء على نطاق واسع لم تعد نظرية فقط — إنها مسار هندسي فعلي.

ثم لديك عمل مايكروسوفت وQuantinuum، الذي بصراحة حصل على تغطية أقل في وسائل الإعلام السائدة، لكنه جذب اهتمام الباحثين الحقيقيين أكثر بكثير. في أبريل 2024، أظهروا كيوبتات منطقية بمعدلات خطأ أقل بـ 800 مرة من الكيوبتات الفيزيائية التي بُنيت منها. هذا التمييز مهم: الكيوبتات الفيزيائية هي وحدات الأجهزة المزعجة، والكيوبتات المنطقية تُبنى عن طريق دمج عدة كيوبتات فيزيائية بحيث يمكن اكتشاف وتصحيح الأخطاء. كانت المشكلة دائمًا أنك بحاجة إلى عدد كبير جدًا من الكيوبتات الفيزيائية لبناء كيوبت منطقي، مما جعل الأمر يبدو غير عملي. تقليل الخطأ بمقدار 800 مرة يغير هذا الحساب.

دفعت مايكروسوفت الأمر أبعد في نوفمبر مع Atom Computing — حيث أنشأوا وارتبطوا بـ 24 كيوبت منطقي باستخدام ذرات يوتربيوم محايدة وباردة جدًا. بنية أجهزة مختلفة تمامًا عن نهج جوجل. ثم انتقلت Quantinuum إلى 50 كيوبت منطقي في ديسمبر. الأهمية هنا أن مسارات متعددة قابلة للتطبيق نحو الحوسبة الكمومية المقاومة للأخطاء تتقدم في آن واحد. هذا ليس بعد المجال يراهن على نهج واحد فقط.

مساهمة IBM كانت أكثر هدوءًا لكنها مهمة بنفس القدر في التفكير حول مصدر الحوسبة الكمومية العملية. أُطلق معالج Heron R2 في نوفمبر بـ 156 كيوبت وتحقيقات أداء مذهلة حقًا. انخفضت معدلات خطأ بوابة الكيوبتات الثنائية إلى 8×10⁻⁴، وكانت الأحمال التي كانت تستغرق أكثر من 120 ساعة تُشغل الآن في حوالي 2.4 ساعة. هذا تسريع بمقدار 50 مرة على العمليات الحسابية ذات الحجم العملي. كما نشروا رمز تصحيح أخطاء جديد يُسمى رمز bivariate bicycle qLDPC الذي يحقق كبت أخطاء مماثل باستخدام 144 كيوبت بيانات فقط بدلاً من 3000 — وهو تقليل بمقدار 10 مرات في التكاليف الزائدة. هذا النوع من مكاسب الكفاءة يجعل الحوسبة الكمومية المقاومة للأخطاء تبدو أقل كحلم بعيد وأكثر كمشكلة هندسية لها حل.

لكن ما يفتقده الناس هو أن أحدث الاختراقات في الحوسبة الكمومية لعام 2024 شملت أيضًا شيئًا لم يتطلب معالج كمومي على الإطلاق. نشرت NIST أول معايير التشفير بعد الكم في أغسطس. اثنان من ثلاثة خوارزميات جاءت من IBM Research. هذا مهم لأنه للمرة الأولى قال هيئة معايير عالمية بشكل أساسي "الكمبيوترات الكمومية القادرة على كسر التشفير الحالي لم تعد نظرية". الحكومات والمؤسسات بحاجة إلى البدء في الانتقال الآن، قبل أن تصل الحواسيب الكمومية ذات الصلة بالتشفير فعليًا. عادةً ما يكون هذا الجدول الزمني عقدًا أو أكثر من نشر المعايير إلى الانتشار الواسع.

دعني أكون صريحًا بشأن ما أثبتته 2024 وما لم تثبته. لم تثبت أن الحوسبة الكمومية قد "وصلت" للتطبيقات العملية. ويلو لا يشغل اكتشاف أدوية بعد. تلك الـ 50 كيوبت منطقي يمكنها اكتشاف الأخطاء، لكن التصحيح الكامل للأخطاء لا يزال قيد العمل. يتطلب نهج الذرة المحايدة لمايكروسوفت بنية ليزر غير موجودة بعد على نطاق واسع. معالج ستارلينج من IBM، أول نظام مصحح للأخطاء بالكامل، لا يُتوقع حتى عام 2029.

ما أثبتته 2024 هو الأهم: أن المجال توقف عن التقدم في اتجاه واحد وبدأ يتقدم في جميع الاتجاهات في آن واحد. الأجهزة، تصحيح الأخطاء، الكيوبتات المنطقية، كفاءة البرمجيات، معايير التشفير — كلها تتقدم في نفس الوقت. بدأ مجتمع البحث يتصرف بشكل أقل كفيزيائيين نظريين وأكثر كمحترفين هندسيين مع معالم يمكن التحقق منها وإعادة إنتاجها.

بالنظر إلى 2025 وما بعدها، فإن أحدث الاختراقات في الحوسبة الكمومية لعام 2024 تضع أساسًا للمرحلة التالية. جوجل تعمل نحو التشغيل الكامل المقاوم للأخطاء. مايكروسوفت تستهدف 50-100 كيوبت منطقي متشابك في عمليات تجارية خلال بضع سنوات. IBM تراهن على ستارلينج لربط الفائدة الكمومية بالميزة الكمومية أخيرًا للمشاكل ذات القيمة التجارية. المسار متسق: السؤال لم يعد هل الحوسبة الكمومية ذات التصحيح الأخطاء على نطاق واسع ممكنة، بل أن 2024 أثبتت أنه ممكن عبر عدة نهج. الآن الأمر يتعلق بسرعة التوسع في أي نهج ومتى ستظهر التطبيقات التي تبرر الاستثمار.