خرافة «يجرّب كل شيء دفعة واحدة»
الدرس 10 من 23 في دورة «الكم». مجاني، مع رسوم متحركة واختبار.
خرافة تكررها حتى وسائل الإعلام
في كل مقال تقريبًا تقرأ: «الحاسوب الكمي يجرّب كل الخيارات في آن، لذا هو أسرع بمليارات المرات». يبدو هذا منطقيًا بعد درس التراكب، لكنه غير صحيح. لو كان الأمر بهذه البساطة لحلّ الحاسوب الكمي أي مسألة فورًا. في الواقع هو يلغي الإجابات الخاطئة بذكاء، وفقط في المسائل ذات البنية الرياضية الخاصة.
لماذا «كل شيء معًا» فخ
يشرح الفيزيائي سكوت آرونسون الأمر هكذا منذ سنوات. نعم، يمكنك صنع تراكب لكل الخيارات. لكن إن قسته فورًا حصلت على خيار عشوائي واحد، والخيار العشوائي كان يمكنك فحصه على حاسوب محمول عادي. إذن تحتاج حيلة: تنظيم التداخل بحيث يتضخم الجواب الصحيح ويُلغى الباقي. عام 2016 رسم آرونسون مع رسام القصص المصورة زاك واينرسميث قصة SMBC «The Talk» عن هذا، وما زال الفيزيائيون يتبادلونها.
غروفر: تسريع صادق
عام 1996 ابتكر لوف غروفر البحث الكمي. تخيّل قاعدة بيانات غير مرتبة من مليون سجل وتبحث عن واحد. الحاسوب العادي يفحص المليون في أسوأ الأحوال ونصف مليون في المتوسط. تكفي خوارزمية غروفر نحو 800 خطوة. هذا تسريع «جذر N»: قاعدة أكبر بمئة مرة تحتاج خطوات أكثر بعشر مرات فقط. قوي لكنه ليس فوريًا، ولا علاقة له بـ«كل شيء دفعة واحدة». سنفصّله في مستوى الخوارزميات.
أين المكسب هائل وأين هو صفر
المكسب الأُسّي، حين تتحول مسألة تستغرق سنوات إلى ساعات، معروف لدائرة ضيقة من المسائل فقط. أهمها: تحليل الأعداد الكبيرة إلى عوامل، وعليه يقوم جزء من تشفير الإنترنت، ومحاكاة الجزيئات والمواد. هناك مكسب معتدل في البحث وبعض مسائل التحسين. أما الألعاب والفيديو ووسائل التواصل والجداول فلا فائدة: الشريحة العادية أسرع وأرخص. ولا يوجد دليل على أن الحاسوب الكمي يحل بسرعة أي مسألة صعبة.
ليس بديلًا بل مسرّع
الحاسوب الكمي لن يحل محل حاسوبك المحمول ولن يظهر في هاتفك. الأصح أن تفكر فيه كبطاقة الرسوميات: المعالج يقوم بالعمل العادي، وبطاقة الرسوميات تتولى الرسوميات والشبكات العصبية. كذلك المعالج الكمي، ويسمى QPU، يتلقى من الحاسوب العادي مهمة فرعية ضيقة فقط، كحساب طاقة جزيء، ويعيد الجواب. اللاعبون الكبار يضعون الآن QPU بجانب الحواسيب الفائقة ويبنون أنظمة هجينة.
كيف لا تنخدع بالعناوين
عام 2019 أعلنت Google أن شريحتها Sycamore حلّت في 200 ثانية مهمة يحتاج الحاسوب الفائق إلى 10,000 سنة لحلها. ردت IBM سريعًا بأن 2.5 يوم تقريبًا تكفي، وفي 2022 حلّ علماء صينيون المهمة نفسها في نحو 15 ساعة على 512 بطاقة رسوميات. وكانت المهمة مصممة خصيصًا بلا فائدة عملية. قبل أن تنبهر بخبر، مرّ على أسئلة القائمة الخمسة. خمسة «نعم» نادرة، وهذا طبيعي: العلم يتقدم بخطوات.
اختبر نفسك
- ما الخطأ في عنوان «الحاسوب الكمي يفحص كل كلمات المرور دفعة واحدة»؟
الإجابة الصحيحة: القياس يعطي جوابًا واحدًا؛ وللتجريب الشامل تسريع «جذر N» فقط. «كل شيء دفعة واحدة» خرافة. لتخمين كلمة المرور تُستخدم خوارزمية غروفر، وهي تعطي تسريع «جذر N» لا اختراقًا فوريًا. - شركة ناشئة تعد بـ«مسرّع كمي لـExcel». كيف تقيّمها؟
الإجابة الصحيحة: بتشكك: لا مكسب كميًا في الجداول. الحاسوب المحمول ينجز حسابات الجداول العادية أسرع وأرخص. المكسب الكمي موجود لمسائل ضيقة فقط. - أي سؤال من القائمة كان سيكشف أولًا رقم Sycamore القياسي عام 2019؟
الإجابة الصحيحة: هل يحتاج أحد هذه المهمة؟. صُممت المهمة للعرض فقط ولم تكن لها فائدة عملية. كما أن الطرق العادية قلّصت الفارق سريعًا.