هل غالبًا ما تسمع الجملة التالية؟: عندما تكون في حيرة من أمرك، استخدم ميكانيكا الكم؟ فما هو الكم بالضبط؟ وما هي استخدامات التكنولوجيا المتقدمة "لحاسوب الكم"؟ اليوم، ستأخذك "قوى إنتاجية جديدة النوعية، شاهدوا بكين" إلى معهد بكين لعلوم معلومات الكم، وشركة بكين بو سه للعلوم والتكنولوجيا الكمومية المحدودة، لنتعرف معًا على أسرار "الكم"

الكم هو موضوع مثير للجدل بين علماء الفيزياء في الصين والعالم. إذا كان بإمكاننا مقارنة العالم الفيزيائي بشخص، فإن عالم الكم يمكن أن يُسمى "روح" هذا الشخص.

استخدم شرودنغر "القط" لاختبار تراكب الكم، وكان أينشتاين يصف ظاهرة التشابك الكمومي بأنها "تأثير شبحى عن بُعد"... يصف تساو زه شيان، الباحث في معهد الفيزياء التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، الكم بهذه الطريقة: عندما ننظر إلى سرب من الأسماك من بعيد، نراه على شكل كتلة داكنة، ولكن عند تكبير الصورة، نرى الأسماك واحدةً تلو الأخرى، وهذه الأسماك يمكن أن تعتبر كمومية لهذا السرب.

فما هو الكم بالضبط؟ هناك العديد من الجوانب التي تستحق الاستكشاف. قد يكون الكم هو الكون الواسع، أو قد يكون هو نوعًا معينًا من الكائنات الحية؛ إنه منفصل، وكذلك متغير... وغموضه جزء من طبيعته. في السنوات الأخيرة، حققت تكنولوجيا الكم تقدمًا مذهلاً، وأصبحت في طليعة الثورة التكنولوجية الجديدة والتحول الصناعي. كما أن المجالات الثلاثة التي تشملها، مثل الحوسبة الكمومية، والاتصالات الكمومية، والقياسات الدقيقة الكمومية، أصبحت محاور البحث الرئيسية لكثير من العلماء في المجتمع العلمي.

معهد بكين لعلوم معلومات الكم في حي هاي ديان ببكين

يقع "معهد بكين لعلوم معلومات الكم" (المعروف اختصارًا بـ "معهد بكين الكم") في حي هاي ديان ببكين، وهو عالم "كمومي" يجمع العديد من العلماء والتقنيات المتميزة. قال تشانغ كاي، المدير التنفيذي لمعهد بكين الكم: "كان الهدف الأساسي من إنشاء معهد بكين الكم هو تجميع القوى البشرية المتفرقة في مجال البحث والتطوير لتكنولوجيا الكم في بكين، وجعلنا من هنا نقطة محورية للمساهمة في تطوير تكنولوجيا الكم في الصين".

في السنوات الأخيرة، حقق معهد بكين لعلوم معلومات الكم سلسلة من الإنجازات في مجالات العلوم والتكنولوجيا العالمية. في عام 2020، تم تطوير تقنية الاتصال الكمومي المباشر، وفي عام 2021 تم تصنيع رقائق بت كمومي فائقة التوصيل بعمر طويل، وفي عام 2023 تم إطلاق منصة الحوسبة الكمومية السحابية من الجيل الجديد، وفي 2024 تم بناء تجمع حسابات سحابية كمومية واسع النطاق، وكذلك تم تطوير نظام الكشف الكهرومغناطيسي لذرات ريدبرغ. هذه الإنجازات العلمية الهامة التي حققها معهد بكين لعلوم معلومات الكم تغطي مجالات مثل الحوسبة الكمومية، والاتصالات الكمومية، والقياسات الدقيقة الكمومية، مما يثبت أن تطبيقات تكنولوجيا الكم ستدخل قريبًا إلى عالم أوسع.

على سبيل المثال، "الحوسبة الكمومية" هي نوع جديد من أنماط الحوسبة تتميز بسرعة التنفيذ، وقدرة معالجة المعلومات العالية، ومرونة تطبيقها على نطاق واسع. تعتمد الحوسبة الكمومية على وحدات الحساب الكمومية(qubit)كوحدات أساسية للعمل. يمكن تطبيقها في مجالات مثل علم التشفير، وعلوم المواد، والطب الحيوي، والذكاء الاصطناعي، وغيرها من المجالات. لذلك، تنشأ الآن المزيد من الفرق البحثية الكمومية في هذا المجال.

الحاسوب الكمومي الضوئي المتماسك ذو 550 بت كمومي الذي أطلقته شركة بكين بو سه للعلوم والتكنولوجيا الكمومية المحدودة

هذه المكعبات التي يبلغ ارتفاعها نحو مترين وتبدو مليئة بالخيال العلمي، هي الحاسوب الكمومي الضوئي المتماسك ذو 550 بت كمومي الذي أطلقته شركة بكين بو سه للعلوم والتكنولوجيا الكمومية المحدودة (يشار إليها فيما يلي باسم "شركة بو سه كمومي").

قال الدكتور وين كاي، الرئيس التنفيذي لشركة بو سه كمومي: "لقد تم تصنيع مكوناته الأساسية بالكامل في الصين، ويمكنه في غضون عدة مللي ثوانٍ البحث بشكل متوازٍ بين 2 إلى القوة 550 من الإجابات المختلفة لإيجاد الحل الأمثل. سرعة الحل تفوق متوسط سرعة الخوارزميات التقليدية بمئات الآلاف من المرات، وقد وصل أداؤه إلى مستوى رائد عالميًا، وقد بدأنا في تنفيذ التعاون الصناعي مع مجالات متعددة مثل الاتصالات، والتمويل، والنقل، والطب، والحوسبة السحابية، والطاقة الكهربائية".

في عام 2021، حصلت شركة بو سه للعلوم والتكنولوجيا الكمومية على دعم مالي من مشاريع لجنة العلوم والتكنولوجيا في مدينة بكين ولجنة إدارة حديقة تشونغ قوان تسون للعلوم والتكنولوجيا لدعم المشاريع الرئيسية، مما وضع أساسًا قويًا للبحث الأكاديمي وتحويل الإنجازات العلمية. وفي عام 2023، تم اعتماد شركة بو سه للعلوم والتكنولوجيا الكمومية كشركة متوسطة وصغيرة "متخصصة ودقيقة ومميزة وحديثة" في بكين.

فما مدى قوة قدرة الحوسبة الكمومية؟ في صالة العرض بمعهد بكين لعلوم معلومات الكم، قال المدير التنفيذي تشانغ كاي: "إذا كانت الحواسيب الكمومية تستخدم بتات كمومية مثالية، فإن مساحة تخزين المعلومات التي تكون من 50 بت كمومي تساوي تقريبًا مساحة أقوى جهاز حاسوب خارق في العالم اليوم. كما أن عدد البيانات التي يمكن تخزينها باستخدام 300 بت كمومي يمكن أن تساوي عدد الذرات في الكون بأسره. العلاقة بين قدرة الحوسبة، والتخزين، وعدد البتات الكمومية في الحاسوب الكمومي تتصاعد بشكل أُسّي، مما يعني إمكانيات هائلة. وهذا هو السبب في أن جميع الدول في العالم تولي أهمية كبيرة لتكنولوجيا الكم والحوسبة الكمومية".

هل إنجازات البحث والتطوير في تكنولوجيا الكم بعيدة عنا؟ قال تشانغ كاي: "المنصة السحابية لحوسبة الكم Quafu التي أطلقناها في منتدى تشونغ قوان تسون خلال العام الماضي فتحت الطريق لحوسبة الكم من المختبرات إلى التطبيقات العامة. في الوقت الحالي، يمكن لأي شخص لديه إمكانية الوصول إلى الإنترنت التسجيل مجانًا على المنصة، والوصول إليها من خلال حاسوبه الشخصي، وتعلم الحوسبة الكمومية في المنزل. في الآونة الأخيرة، تعاونت مجموعة بحثية من جامعة شنتشن وجامعة الصين في هونغ كونغ، باستخدام رقائق كمومية فائقة التوصيل ScQ-136 (Baiwang) التي تم تطويرها حديثًا على منصتنا السحابية، لتنفيذ تجربة معقدة. وتم نشر ورقة بحثية حول هذا في أكتوبر من هذا العام. وحتى الآن، تم نشر أكثر من 20 ورقة علمية باستخدام هذه المنصة".

هل تكنولوجيا الكم مهمة؟ في "خطة تنفيذ الابتكار والتطوير للصناعات المستقبلية في بكين" التي أصدرتها الأمانة العامة لحكومة مدينة بكين، تم التأكيد على أن ستة مجالات رئيسية، تشمل المعلومات المستقبلية، الصحة المستقبلية، التصنيع المستقبلي، الطاقة المستقبلية، المواد المستقبلية، والفضاء المستقبلي، بالإضافة إلى 20 اتجاهًا صناعيًا فرعيًا، ستصبح محاور التركيز في التخطيط الصناعي المستقبلي لبكين.

المستقبل قد وصل، وتطور مجال تكنولوجيا الكم هو واحد من "مزارع التجارب" للابتكار الصناعي في بكين. عندما تلتقط صورة وتضغط على زر الإرسال، في بضع ثوانٍ، تنتقل الصورة عبر الألياف الضوئية التي يبلغ طولها 100 كيلومتر، محمولة بواسطة الضوء الكمومي، لتنتهي عملية نقل المعلومات بشكل آمن. 100 كيلومتر، وهو الرقم القياسي الدولي لأطول مسافة للاتصال الكمومي المباشر، وقد تم تحطيمه في معهد بكين لعلوم معلومات الكم.

ليس فقط "نظام الاتصال الكمومي المباشر"، بل أيضًا "الساعة الذرية الدقيقة" و"نظام الكشف الكهرومغناطيسي للذرات ريدبرغ" ... إن النجاح في تطوير هذه التقنيات الكمومية، بعد تحويل نتائجها إلى تطبيقات، يمكن أن يُستخدم بشكل واسع في مجالات مثل الفضاء، والأرصاد الجوية، والقيادة الذاتية، وغيرها.

نظام الكشف الكهرومغناطيسي للذرات ريدبرغ

يستمر مجال تكنولوجيا الكم في النمو والتطور بشكل متسارع، وستواكب بكين الدعم المتعلق بتطوير صناعة الكم. في 26 أكتوبر، خلال أول مؤتمر ابتكار لتقنيات المعلومات الكمومية في مدينة بكين، تم افتتاح حديقة تسونغ قوان تسون لصناعة تكنولوجيا الكم المستقبلية (هاي ديان) وحاضنة تسونغ قوان تسون لتكنولوجيا الكم، التي تم دعم تأسيسها من قبل لجنة العلوم والتكنولوجيا في مدينة بكين، لجنة إدارة حديقة تسونغ قوان تسون التكنولوجية، وحي هاي ديان. وهذه الحاضنة هي أول حاضنة كمومية في البلاد، مما يشير إلى أن بكين قد خطت خطوة كبيرة نحو تسريع عملية تحويل تكنولوجيا المعلومات الكمومية إلى صناعة.

بالإضافة إلى ذلك، يتم إطلاق صندوق استثماري لتطوير صناعة المعلومات الكمومية في بكين، بحجم يصل إلى 200 مليون يوان. سيقوم الصندوق بدعم نمو الشركات الناشئة والشركات الصغيرة والمتوسطة بشكل رئيسي من خلال استثمار الأسهم، مع تغطية مناسبة للشركات في مرحلة النمو التي تمتلك إمكانيات كبيرة لتصبح رائدة في مجالاتها أو في القطاعات الفرعية.

ستواصل لجنة العلوم والتكنولوجيا في مدينة بكين ولجنة إدارة حديقة تسونغ قوان تسون للعلوم والتكنولوجيا في الاستفادة من مزايا الابتكار التي تتمتع بها بكين، مع التركيز على أن تكون في طليعة الابتكار العالمي في مجال الكم، والعمل على أربع نقاط رئيسية هي: البحث العلمي في التحديات التقنية، تحويل الإنجازات إلى تطبيقات عملية، التطبيقات النموذجية، وتنمية النظام البيئي. ستدفع هذه الجهود بكين لتكون أول من يبني قاعدة صناعية وعلمية رائدة في تكنولوجيا الكم على مستوى الدولة.

تعتبر تكنولوجيا الكم، واحدة من التقنيات الحديثة والمتقدمة، وذات أهمية علمية كبيرة وقيمة استراتيجية في مجالات تعزيز قدرة المعالجة الحسابية، وتعزيز حماية المعلومات، وتحسين دقة القياس والاستشعار. من خلال بناء "النوعية" الجديدة وجعل "الجودة" أكثر استقرارا، ستستمر الأبحاث في مجال الكم في تقديم دافع مستمر لتسريع بناء المركز الدولي للابتكار التكنولوجي في بكين، والمساهمة في تنمية قوى إنتاجية جديدة النوعية.

(المصدر: لجنة العلوم والتكنولوجيا في مدينة بكين، لجنة إدارة حديقة تشونغ قوان تسون للعلوم والتكنولوجيا)