لقد كنت أبحث في أحدث الاختراقات في الحوسبة الكمومية لعام 2024 وبصراحة، شعرت أن هذا العام كان مختلفًا عن دورة الضجيج المعتادة. بدلاً من إعلان ضخم واحد يتلاشى إلى لا شيء، حصلنا على ثلاثة تطورات رئيسية منفصلة تمامًا من شركات مختلفة تستخدم نهجًا مختلفًا تمامًا للأجهزة. هذا هو النمط الذي يشير فعليًا إلى أن المجال يتقدم بدلاً من أن يدور في حلقات.

دعني أشرح ما حدث فعليًا لأن التفاصيل تهم أكثر من العناوين الرئيسية. أطلقت Google مشروع Willow في ديسمبر—رقاقة فائقة التوصيل تحتوي على 105 كيوبت قامت بشيء كان يسعى إليه المجال منذ حوالي 30 عامًا. عندما أضافوا المزيد من الكيوبتات، انخفض معدل الخطأ بدلاً من أن يرتفع. يبدو ذلك واضحًا حتى تدرك أنه عكس ما كانت تفعله الحوسبة الكمومية منذ الأبد. المزيد من الكيوبتات دائمًا يعني المزيد من الضوضاء، والأخطاء المتتالية، وانخفاض الموثوقية. غيرت Willow تلك المعادلة باستخدام بنية تصحيح الأخطاء الخاصة بهم. أجروا عملية حسابية في أقل من خمس دقائق كانت ستستغرق الحواسيب الفائقة التقليدية 10 سبتليون سنة لإنهائها. نعم، 10 إلى القوة 25. كما أن منشور Nature مهم أيضًا—ادعاءات السيادة الكمومية السابقة تعرضت لانتقادات شرعية، لذا فإن وجود منهجية مراجعة الأقران هو أمر مهم فعلاً.

لكن الأمر هنا: اختبار Willow لا يزال محدودًا. يثبت أن بعض الحسابات غير قابلة للحوسبة الكلاسيكية، وليس أننا سنبدأ في حل اكتشاف الأدوية أو نمذجة المناخ غدًا. القيمة الحقيقية تكمن في البنية—يثبت أن الحوسبة الكمومية ذات التصحيح الأخطاء على نطاق واسع لم تعد نظرية فقط.

ثم هناك عمل Microsoft و Quantinuum من أبريل الذي حصل على ضغط أقل لكنه ربما جذب انتباه الباحثين الحقيقيين أكثر. بنوا كيوبتات منطقية بمعدلات خطأ أقل بمقدار 800 مرة من الكيوبتات الفيزيائية التي تحتها. هذا هو الحد الفاصل الحقيقي في الحوسبة الكمومية—الكيوبتات الفيزيائية ضجيجية وهشة، بينما الكيوبتات المنطقية ترمز للمعلومات بشكل زائدي بحيث يمكن اكتشاف الأخطاء وتصحيحها. كانت المشكلة دائمًا أنك بحاجة إلى العديد من الكيوبتات الفيزيائية لبناء كيوبت منطقي، مما يجعل التكلفة الزائدة تقتل المفهوم كله. تحسين بمقدار 800 مرة يغير تلك المعادلة تمامًا.

دفعت Microsoft أكثر في نوفمبر، بالتعاون مع Atom Computing لإنشاء وتشابك 24 كيوبت منطقي باستخدام ذرات يوتربيوم محايدة فائقة البرودة. دقة 99.963% في عمليات الكيوبت الواحد. بنية أجهزة مختلفة تمامًا، وهو أمر مهم لأنه يعني أن مسارات متعددة قابلة للتطبيق تعمل في وقت واحد بدلاً من الاعتماد على نهج واحد فقط. ثم انتقلت Quantinuum إلى 50 كيوبت منطقي متشابك في ديسمبر. لم يعد الأمر مستقبلًا—بل هو الحاضر.

مساهمة IBM كانت أكثر هدوءًا لكنها تستحق الانتباه. وصل معالج Heron R2 إلى 156 كيوبت في نوفمبر مع تسريع بمقدار 50 مرة على الأحمال التي كانت تستغرق سابقًا 120 ساعة. والأهم من ذلك هو رمز تصحيح الأخطاء الجديد لديهم—رمز bicycle qLDPC الثنائي—الذي يحقق نفس كبت الأخطاء مثل الرموز التقليدية ولكن مع 10 أضعاف أقل من التكلفة. هذا التحسن في الكفاءة هو ما يجعل الحوسبة الكمومية المقاومة للأخطاء تبدو كمشكلة هندسية لها حل بدلاً من استحالة نظرية.

ما يُغفل عنه هو: نشرت NIST أول معايير التشفير بعد الكم في أغسطس. هذا مهم لأنه المرة الأولى التي يعترف فيها هيئة معايير رئيسية رسميًا بأن الحواسيب الكمومية القادرة على كسر التشفير الحالي لم تعد نظرية بحتة. تحتاج الحكومات والمؤسسات إلى البدء في الانتقال الآن. الجدول الزمني من نشر المعيار إلى النشر الواسع عادة ما يكون عقدًا أو أكثر، لذا فإن الساعة بدأت في 2024.

عند النظر إلى أحدث الاختراقات في الحوسبة الكمومية لعام 2024 بشكل جماعي، أثبت المجال أنه توقف عن التقدم في اتجاه واحد وبدأ يتقدم عبر جميع الأبعاد في وقت واحد—الأجهزة، تصحيح الأخطاء، الكيوبتات المنطقية، كفاءة البرمجيات. انتقل من التصرف كفيزياء نظرية إلى التصرف كهندسة مع معالم يمكن التحقق منها بشكل مستقل.

هل يعني هذا أن الحوسبة الكمومية قد وصلت؟ ليس تمامًا. Willow لا تزال لا تدير تطبيقات اكتشاف الأدوية بعد. كيوبتات Quantinuum المنطقية يمكنها اكتشاف الأخطاء، لكن تصحيح الأخطاء الكامل لا يزال قيد العمل. أنظمة الذرات المحايدة من Microsoft تحتاج إلى بنية تحتية لا توجد بعد على نطاق واسع. معالج Starling المصحح بالكامل من IBM لا يُتوقع حتى عام 2029.

لكن ما كان مهمًا فعلاً في 2024 هو إثبات أن المجال يمكن أن يتقدم عبر عدة نهج في وقت واحد. تغير السؤال من إمكانية الحوسبة الكمومية ذات التصحيح الأخطاء على نطاق واسع إلى أي نهج يحقق أكبر قدر من التوسع ومتى تبرر التطبيقات العملية الاستثمار. هذا حوار مختلف تمامًا عما كنا نتحدث عنه قبل بضع سنوات.