لذا، لقد كنت أتابع مجال الحوسبة الكمومية منذ فترة، وما حدث في أواخر عام 2024 كان فعلاً مختلفًا عن دورة الضجيج المعتادة. بدلاً من شركة واحدة تصدر بيانًا صحفيًا بأرقام مستحيلة ثم الصمت الراديوي، حصلنا على ثلاث لحظات اختراق منفصلة من فرق مختلفة تمامًا تستخدم طرق أجهزة مختلفة تمامًا — جميعها خلال بضعة أشهر من بعضها البعض. هذا هو الوقت الذي تعرف فيه أن شيئًا حقيقيًا يتغير في المجال.

دعني أشرح ما هو المهم فعلاً. كانت شريحة ويلو من جوجل في ديسمبر عنوان الأخبار، ولسبب وجيه. بنوا معالجًا فائق التوصيل بـ 105 كيوبت وأثبتوا شيئًا كان الباحثون يطاردونه منذ عقود: إضافة المزيد من الكيوبتات جعل معدل الخطأ ينخفض بدلاً من الارتفاع. يبدو الأمر تافهًا حتى تدرك أن هذه كانت المشكلة الأساسية التي كانت تعيق المجال بأكمله. المزيد من الكيوبتات يعني المزيد من الضوضاء، المزيد من عدم الاستقرار، والأخطاء المتتالية في كل مكان. كسر ويلو هذا النمط باستخدام بنية تصحيح الأخطاء الخاصة بهم لتحقيق ما يسمونه التشغيل دون العتبة. المعيار الذي اختبروه بجانبه أصبح على الفور مادة لكل وسيلة إعلام تكنولوجية — حساب يستغرق الحواسيب الفائقة الكلاسيكية 10 سبتليون سنة أن يكملوه في أقل من خمس دقائق. هارتموت نيفن، الذي يدير فريق الحوسبة الكمومية في جوجل، قال بشكل أساسي إننا تجاوزنا نقطة التعادل الآن. التفاصيل التقنية نُشرت في مجلة نيتشر، وهو أمر مهم لأنه في السابق كانت الادعاءات الكمومية تتعرض لانتقادات شرعية لافتقارها للشفافية.

لكن إليك الجزء الصادق: اختبار ويلو لا يزال محدودًا. إنه يثبت أن بعض العمليات الحسابية مستحيلة للأنظمة الكلاسيكية، وليس أننا فجأة نُجري محاكاة لاكتشاف الأدوية. القيمة الحقيقية تكمن في الهندسة — فهي تظهر أن الحوسبة الكمومية ذات التصحيح الأخطاء على نطاق واسع لم تعد نظرية علوية فحسب. إنها مسار هندسي فعلي.

ما ربما حظي باهتمام أقل لكنه أثار إعجاب الباحثين أكثر هو ما فعلته مايكروسوفت وQuantinuum في وقت سابق من عام 2024. أنشأوا كيوبتات منطقية بمعدلات خطأ أقل بمقدار 800 مرة من الكيوبتات الفيزيائية التي تحتها. هذا التمييز بين الكيوبتات الفيزيائية والمنطقية هو كل شيء. الكيوبتات الفيزيائية هي وحدات الأجهزة المزعجة. الكيوبتات المنطقية تجمع بين عدة كيوبتات فيزيائية بشكل زائدي بحيث يمكن اكتشاف الأخطاء وتصحيحها دون تدمير الحساب بأكمله. كانت المشكلة أن الكيوبتات المنطقية تتطلب العديد من الكيوبتات الفيزيائية، مما يجعل التكلفة عالية جدًا وغير عملية. تحسين بمقدار 800 ضعف يغير تمامًا هذا الحساب.

دفعت مايكروسوفت أكثر مع شركة Atom Computing في نوفمبر، ونجحت في إنشاء وتشابك 24 كيوبت منطقي باستخدام ذرات يوربيوم محايدة فائقة البرودة — محققة دقة 99.963% في عمليات الكيوبت الواحد و99.56% على بوابات الكيوبت الثنائي. ثم ذهبت Quantinuum إلى 50 كيوبت منطقي متشابك. الأهمية هنا أن العديد من الهياكل الأجهزةية المختلفة تتقدم في الوقت نفسه. لم نعد نراهن على نهج واحد فقط. جوجل تستخدم الترانزستورات فائقة التوصيل، ومايكروسوفت تستخدم الذرات المحايدة، والمجال يتقدم عبر جميعها.

مساهمة IBM في 2024 كانت أكثر هدوءًا لكنها مهمة بنفس القدر لأي شخص يفكر في النشر العملي. حقق معالج Heron R2 عدد 156 كيوبت مع معدلات خطأ بوابة ثنائية بمقدار 8×10⁻⁴ ويمكنه تنفيذ دوائر تحتوي على ما يصل إلى 5000 عملية بوابة ثنائية. الأحمال التي كانت تستغرق أكثر من 120 ساعة أصبحت الآن تُنَفَّذ في 2.4 ساعة — أي تسريع يقارب 50 مرة. أكملت IBM أيضًا تحدي 100×100، حيث شغلت دائرة من 100 كيوبت بعمق 100، وهو ما يُعد حسابًا على مستوى المرافق لا يمكن حله بطريقة القوة العمياء الكلاسيكية. والأهم تقنيًا هو ورقتهم في نيتشر حول رمز bicycle qLDPC ثنائي المتغير، الذي يحقق قمع الأخطاء باستخدام 144 كيوبت بيانات بدلاً من 3000 التي تتطلبها رموز السطح التقليدية. هذا مكسب كفاءة بمقدار 10 مرات، وهو نوع الشيء الذي يجعل الحوسبة الكمومية المقاومة للأخطاء تبدو كمشكلة هندسية قابلة للحل بدلاً من حلم بعيد.

كان هناك أيضًا تطور رابع لا يتحدث عنه أحد حقًا. نشرت NIST أول معايير التشفير بعد الكم في أغسطس 2024 — خوارزميات مصممة لمقاومة هجمات الحواسيب الكمومية المستقبلية. لماذا ندرج هذا في أحدث إنجازات الحوسبة الكمومية لعام 2024؟ لأنه أول اعتراف رسمي من جهة معايير عالمية بأن الحواسيب الكمومية ذات الصلة بالتشفير لم تعد نظرية. تحتاج الحكومات والمؤسسات إلى البدء في الانتقال الآن، قبل أن تصل هذه الآلات. الجدول الزمني للنشر عادة ما يكون عقدًا أو أكثر، لذا فإن الساعة تدق. بالنسبة للبنية التحتية للبلوكشين والأصول الرقمية، هذا ذو صلة مباشرة — تشفير المحافظ، أمان المعاملات، العقود الذكية كلها تحتاج في النهاية إلى بدائل مقاومة للكموم.

دعني أكون واضحًا بشأن ما أثبتته 2024 وما لم تثبته. ويلو ليست بعد قيد تشغيل تطبيقات اكتشاف الأدوية. يمكن لـ Quantinuum أن تكتشف الأخطاء باستخدام 50 كيوبت منطقي، لكن التصحيح الكامل للأخطاء لا يزال قيد العمل. يتطلب نهج الذرات المحايدة لمايكروسوفت بنية ليزر غير موجودة على نطاق واسع بعد. معالج Heron R2 من IBM هو النظام الأكثر عملية من حيث النشر مع عملاء من الشركات، لكن معالج Starling الذي يتم تصوره ليكون أول معالج كامل التصحيح للأخطاء لن يُتوقع حتى عام 2029.

الأهم هو أن المجال توقف عن التقدم في اتجاه واحد وبدأ يتقدم في جميع الاتجاهات في آن واحد. الأجهزة، تصحيح الأخطاء، الكيوبتات المنطقية، كفاءة البرمجيات، المعايير التشفيرية — كل شيء يتقدم في وقت واحد. انتقلت مجتمع البحث من وضع الفيزياء النظرية إلى وضع الهندسة، مع معالم يمكن التحقق منها وإعادة إنتاجها بشكل مستقل. هذه هي القصة الحقيقية وراء أحدث إنجازات الحوسبة الكمومية في 2024.

المسار المتوقع لعامي 2025-2026 أصبح واضحًا بالفعل. جوجل تعمل على تشغيل مقاوم للأخطاء يتجاوز ما هو دون العتبة. مايكروسوفت تستهدف 50-100 كيوبت منطقي متشابك في النشر التجاري مع تطبيقات علوم المواد في الاعتبار. معالج ستارلينج من IBM يهدف إلى 100 مليون بوابة عبر 200 كيوبت مصحح للأخطاء باستخدام مخطط غروس. المجال لم يعد يسأل عما إذا كانت الحوسبة الكمومية ذات التصحيح الأخطاء على نطاق واسع ممكنة — لقد أثبتت 2024 أنها كذلك عبر عدة طرق أجهزة. السؤال الآن هو أي نهج يوسع أسرع ومتى تبرر التطبيقات الاستثمار.