أجهزة الكمبيوتر الكمومية مقابل. الحواسيب العملاقة: ما الفرق؟

قطعت الحوسبة شوطا طويلا بشكل لا يصدق على مدى العقود القليلة الماضية. نحن في خضم ثورة تكنولوجية ، حيث أصبحت الآلات أكثر تقدمًا بحلول العام. هناك اختراعان متقدمان بشكل خاص ، وهما الحاسوب الفائق والكمبيوتر الكمومي ، لهما الكثير من التطبيقات والإمكانات. ولكن ما الفرق بين الكمبيوتر العملاق والكمبيوتر الكمومي ، وأيهما أفضل؟

ما هو الحاسوب العملاق؟

أجهزة الكمبيوتر العملاقة هي أنظمة ضخمة يمكن أن تمتد إلى غرف بأكملها في الحجم. لا تشبه هذه الأجهزة جهاز الكمبيوتر المكتبي العادي أو الكمبيوتر المحمول. بدلاً من ذلك ، تتكون أجهزة الكمبيوتر العملاقة من مجموعات كبيرة من المعالجات ، تعمل جميعها معًا لتحقيق هدف معين.

ظهرت الحواسيب العملاقة لأول مرة في الستينيات ، عند إنشاء CDC (Control Data Corporation) 6600. يعتبر هذا أول كمبيوتر عملاق تم بناؤه على الإطلاق وكان أقوى بحوالي عشر مرات من أجهزة الكمبيوتر القياسية في ذلك الوقت. لكن الأمور قطعت شوطًا طويلاً منذ ذلك الحين.

أجهزة الكمبيوتر العملاقة اليوم قوية للغاية ، على أقل تقدير. لكن ، بالطبع ، كل هذا نسبي. كان CDC 6600 ظاهرة في الحوسبة ولكن لن يُنظر إليه على أنه شيء مميز اليوم. بعد كل شيء ، لم يستغرق الأمر سوى نصف عقد حتى يتفوق عليه CDC 7600. لذا ، ضع ذلك في الاعتبار عند التفكير في قوة أجهزة الكمبيوتر العملاقة اليوم.

مثل جهاز الكمبيوتر الخاص بك ، يمكن لأجهزة الكمبيوتر العملاقة معالجة البيانات وتخزينها ، ولكنها تتجاوز ذلك بكثير. يمكن لهذه الآلات إجراء عمليات حسابية ومحاكاة معقدة بشكل لا يصدق لا يمكن أن يحققها البشر أو أجهزة الكمبيوتر التي نستخدمها جميعًا في حياتنا اليومية. يمكنهم أيضًا تنفيذ العمليات بسرعة قد يستغرق الكمبيوتر العادي شهورًا أو سنوات لإكمالها.

على سبيل المثال ، يمكن للحاسوب العملاق الحديث أن يتنبأ بنتيجة انفجار نووي ، وينتج نماذج معقدة للغاية من الدماغ ، وحتى إجراء عمليات محاكاة لأصول الكون. قدرات هذه الآلات مذهلة إلى حد ما وقد أثبتت أنها مفيدة في مجموعة من الصناعات المختلفة.

ولكن ، في جوهرها ، تمتلك أجهزة الكمبيوتر العملاقة نفس الصواميل والمسامير مثل أجهزة الكمبيوتر العادية. الفرق هو أن هذه الحواسيب ضخمة وتتألف من آلاف أو مئات الآلاف من وحدات المعالجة المركزية (وحدات المعالجة المركزية)، وبالتالي تتمتع بقوة معالجة أعلى بكثير من جهاز الكمبيوتر القياسي الخاص بك. من المحتمل أن يحتوي الكمبيوتر الذي تستخدمه يوميًا على عدد قليل من نوى وحدة المعالجة المركزية ، وبعضها يحتوي على واحد فقط. لذا ، تخيل ما يمكن تحقيقه إذا زادت قوتها عدة مرات.

تعد أجهزة الكمبيوتر العملاقة رائعة ولكنها مكلفة للغاية في البناء والصيانة. يمكن ضخ ملايين الدولارات في كمبيوتر عملاق واحد ، وهناك حاجة إلى كميات هائلة من الطاقة الكهربائية لإبقائها قيد التشغيل.

وحتى هذه الآلات المتقدمة للغاية لها حدودها. بشكل خاص ، قدرات الحواسيب العملاقة محدودة بحجمها. أجهزة الكمبيوتر العملاقة اليوم ضخمة بالفعل وتكلف الكثير من المال للعمل. لذلك ، كلما زاد حجم الكمبيوتر العملاق ، زادت كلفته.

علاوة على ذلك ، تولد أجهزة الكمبيوتر العملاقة كميات هائلة من الحرارة التي يجب إزالتها لمنع ارتفاع درجة الحرارة. بشكل عام ، يعد استخدام أجهزة الكمبيوتر العملاقة عملية مكلفة للغاية وشاملة. بالإضافة إلى ذلك ، هناك بعض المشكلات التي لا تستطيع أجهزة الكمبيوتر العملاقة حلها لمجرد أنها معقدة للغاية.

ومع ذلك ، يمكن للاعب جديد نسبيًا في لعبة الحوسبة أن يمتلك القدرة على تجاوز الحواسيب الفائقة وتحقيق ما لا يمكنه تحقيقه: أجهزة الكمبيوتر الكمومية.

ما هو الحاسوب الكمومي؟

ال مفهوم الحوسبة الكمومية نشأت لأول مرة في الثمانينيات. خلال هذا الوقت ، ساهم رواد مثل ريتشارد بينيوف وريتشارد فاينمان ويوري مانين في تطوير نظرية الحوسبة الكمومية. ولكن في هذا الوقت ، كانت الحوسبة الكمومية مجرد فكرة ولم يتم تطبيقها مطلقًا في بيئة حقيقية.

بعد ثمانية عشر عامًا ، في عام 1998 ، ابتكر كل من إسحاق تشوانغ ونيل جيرشينفيلد ومارك كوبينيك أول كمبيوتر كمي. سرعة معالجة هذا الكمبيوتر بدائية مقارنة بأجهزة الكمبيوتر الكمومية الأكثر تقدمًا اليوم ، لكن تطوير هذه الآلة الأولى من نوعها لم يكن أقل من ثورة.

كما ترى في الصورة أعلاه ، لا تشبه أجهزة الكمبيوتر الكمومية أجهزة الكمبيوتر النموذجية. هذا لأنهم يعملون بطرق مختلفة تمامًا. بينما تستخدم أجهزة الكمبيوتر وأجهزة الكمبيوتر العملاقة رمزًا ثنائيًا لتخزين المعلومات ، تستخدم أجهزة الكمبيوتر الكمومية وحدات صغيرة تعرف باسم الكيوبتات (أو وحدات البت الكمومية).

Qubits صغيرة بشكل لا يمكن تصوره. إنها مكونة من أنظمة كمومية أصغر ، مثل البروتونات والإلكترونات ، المكونات الأساسية للذرات. ما يميز الكيوبتات هو أنها يمكن أن توجد في حالات متعددة في وقت واحد. دعونا نكسر هذا.

كود ثنائي هذا فقط ، ثنائي. هذا يعني أن البتات يمكن أن توجد فقط كصفر أو واحد ، وهو ما يمكن أن يكون مقيدًا عندما يتعلق الأمر بتنفيذ عمليات متقدمة. من ناحية أخرى ، يمكن أن توجد Qubits في وقت واحد في حالات متعددة ، والمعروفة باسم تراكب الكم. يمكن أن تحقق Qubits أيضًا التشابك الكمي ، حيث ترتبط أزواج من الكيوبتات معًا.

باستخدام التراكب الكمي ، يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكمومية أن تأخذ في الاعتبار تكوينات كيوبت متعددة في وقت واحد ، مما يجعل حل المشكلات شديدة التعقيد أسهل بكثير. ومن خلال التشابك الكمومي ، يمكن أن يتواجد اثنان من الكيوبتات في نفس الحالة ويؤثران على بعضهما البعض بطرق يمكن التنبؤ بها رياضيًا. هذا يساهم في قدرة معالجة أجهزة الكمبيوتر الكمومية.

بشكل عام ، تمنح القدرة على التفكير في حالات متعددة في وقت واحد أجهزة الكمبيوتر الكمومية القدرة على حل العمليات الحسابية المعقدة للغاية وتشغيل عمليات محاكاة متقدمة للغاية.

تعمل العديد من الشركات حاليًا على تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية ، بما في ذلك IBM و Google. على سبيل المثال ، حسب عالم جديدفي عام 2019 ، زعمت شركة Google أن جهاز الكمبيوتر الكمي الخاص بها ، Sycamore ، تفوق على الكمبيوتر العملاق في قدراته. صرحت Google أنه في غضون 200 ثانية ، يمكن لـ Sycamore حل عملية حسابية تستغرق 10000 عام لإكمالها.

ولكن بعد عامين فقط ، مرة أخرى ، حسب عالم جديد، خوارزمية غير كمومية تم تطويرها في الصين والتي جعلت من الممكن حلها لأجهزة الكمبيوتر العادية نفس المشكلة في غضون ساعات قليلة ، مما يعني أن الكمبيوتر العملاق سيكون بالتأكيد قادرًا على حلها ، أيضاً.

لذا ، هناك "إن" كبير معلق على كامل مجال الحوسبة الكمومية. لا تزال هذه التقنية في مراحلها الأولى ولديها طريق طويل لنقطعه قبل أن يمكن الاعتماد عليها كبديل لأجهزة الكمبيوتر العملاقة.

من الصعب للغاية بناء وبرمجة أجهزة الكمبيوتر الكمومية ولا تزال معدلات الخطأ عالية. علاوة على ذلك ، فإن قوة المعالجة الحالية لأجهزة الكمبيوتر الكمومية تجعلها غير مناسبة تمامًا للتطبيقات النموذجية. نتيجة لذلك ، هناك الكثير من الآلام المتزايدة التي يجب أن تمر بها الحوسبة الكمية قبل أن تصبح تقنية موثوقة ومستخدمة على نطاق واسع.

أجهزة الكمبيوتر العملاقة هي الحل الأمثل في الوقت الحالي

في حين أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية لديها القدرة على تجاوز الحواسيب العملاقة إلى حد كبير ، إلا أن هذا لا يزال افتراضيًا إلى حد كبير. في يوم من الأيام ، قد نرى الحوسبة الكمومية تتقدم إلى النقطة التي لم تعد فيها أجهزة الكمبيوتر العملاقة ضرورية. ليس هناك من ينكر أنه قد تم بالفعل إجراء تطورات ضخمة في هذا المجال. لكن في الوقت الحالي ، لا تزال أجهزة الكمبيوتر الكمومية في مراحلها الأولى ، وقد يستغرق الأمر عقودًا حتى تصبح سائدة.