كان ميهير باسكار يصف نفسه بأنه “الطالب الذي يذاكر كثيرا” في المدرسة الثانوية. تطوع في متحف تاريخ الكمبيوتر وأصبح مهووسًا بالأجهزة وكيف أصبحت كل شيء: من العدادات إلى البطاقات المثقوبة، والأنابيب المفرغة إلى أجهزة الكمبيوتر الشخصية.
قال بهاسكار، الذي حصل على درجة الدكتوراه: “لقد كنت مفتونًا حقًا بتاريخ الحوسبة، وتطور أشباه الموصلات والترانزستورات وأشياء من هذا القبيل”. في الفيزياء من جامعة هارفارد في عام 2021.
على مدى العقد الماضي، قطع بهاسكار وغيره من طلاب الدراسات العليا وطلاب ما بعد الدكتوراه والأساتذة خطوات واسعة في تطوير الحوسبة الكمومية، وهو العمل الذي قد يعرض أجهزتهم يومًا ما في عرض المتحف. يقول الباحثون إن وتيرة تقدمهم قد عززت بالفعل ثلاث شركات ناشئة، وهي علامة على أن التكنولوجيا التي تغير قواعد اللعبة قد تتطور بشكل يفوق التوقعات.
وقالت إيفلين هو، أستاذة الفيزياء التطبيقية والهندسة الكهربائية في تار كوين: “لم يسبق لي أن رأيت علمًا بهذه السماء الزرقاء يخرج إلى المجال التجاري بهذه السرعة”. “أين نحن الآن مقارنة بما كنا نعتقد أننا سنكون فيه في عام 2018؟ نحن متقدمون كثيرًا عما أعتقد أن أيًا منا كان يتخيله.”
إحدى الشركات الناشئة الثلاث، LightsynQ، شارك في تأسيسها باسكار في عام 2024 لتسويق أبحاث الدكتوراه الخاصة به في الشبكات الكمومية. تم الاستحواذ على الشركة العام الماضي من قبل شركة IonQ للتداول العام، حيث يشغل باسكار الآن منصب نائب الرئيس الأول للبحث والتطوير.
وهناك شركة أخرى تدعى QuEra، تأسست في عام 2018 على يد ميخائيل لوكين، المدير المشارك لمبادرة هارفارد الكم في العلوم والهندسة، وماركوس غرينر، أستاذ الفيزياء بجامعة جورج فاسمر ليفريت، مع شركاء من جامعة هارفارد ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.
قامت شركة QuEra مؤخرًا بشحن حاسوبها الكمي التجاري الثاني – المعتمد على التكنولوجيا من مختبراتها في جامعة هارفارد – إلى المعهد الوطني للعلوم والتكنولوجيا الصناعية المتقدمة في اليابان.
أما الشركة الثالثة، وهي CavilinQ، والتي تم إطلاقها من أجل تطوير وتسويق تكنولوجيا أخرى للشبكات الكمومية، فهي تتخذ خطوات أولية في السوق، بعد أن أعلنت عن تمويل أولي بقيمة 8.8 مليون دولار.
وقالت إيفلين هو: “أين نحن الآن مقارنة بما كنا نعتقد أننا سنكون فيه في عام 2018؟ نحن متقدمون كثيرا عما أعتقد أن أيا منا كان يتخيله”.
تصوير جريس دوفال
قال براندون جرينكماير، زميل ما بعد الدكتوراه في الفيزياء، ومعه شانكار مينون، أحد مؤسسي CavilinQ، إن الشبكات الكمومية مهمة لنفس سبب أهميتها في الحوسبة الكلاسيكية.
إن القدرة على ربط العديد من المعالجات معًا تزيد من القوة الحسابية وهو ما يجعل أجهزة الكمبيوتر العملاقة قوية جدًا. وقال إن المبدأ نفسه ينطبق على الحوسبة الكمومية، حيث تمكنها المعالجات الكمومية الشبكية من معالجة المشكلات التي لا يستطيع أي معالج واحد التعامل معها بمفرده.
قال غرينكمير: “يمكن أن يوفر توصيل المعالجات وظائف جديدة بشكل أساسي تتجاوز مجرد توسيع نطاقها”. “إنه يفتح إمكانات مثل التصوير المعزز الكمي والحساب الكمي الآمن تمامًا.”
تستفيد أجهزة الكمبيوتر الكمومية من الفيزياء الغريبة التي تحكم عالم الكم الذري ودون الذري، حيث يصبح الآحاد والأصفار – البتات التي تحرك الحوسبة الكلاسيكية – واحدًا وأصفارًا وكل قيمة بينهما.
بالإضافة إلى ذلك، فإن ما يسمى “التشابك الكمي” يعني أن الجسيمات يمكن أن تؤثر على بعضها البعض حتى عندما تكون مفصولة بمسافة كبيرة.
يقول الباحثون إن تسخير هذه الخصائص وغيرها في المجال الذري لديه القدرة على تمكين أجهزة كمبيوتر أكثر قوة، مع تطبيقات ثورية محتملة في اكتشاف الأدوية، والتمويل، علوم المواد، والتشفير، وأبحاث الكواكب الخارجية، والكيمياء، وفيزياء الطاقة العالية، وغيرها.
هو المدير المشارك لمبادرة جامعة هارفارد الكمية في العلوم والهندسة، والتي ظهرت التطورات الرئيسية من المختبرات التابعة لها.
تأسس باحثو معهد HQI في عام 2018، مثل هو ولوكين، أستاذ جامعة جوشوا وبيث فريدمان، وينسبون الفضل إلى بيئة ريادة الأعمال في جامعة هارفارد وما حولها في تعزيز الشراكات البحثية مع الصناعة، بما في ذلك خدمات الويب من أمازون، والتي بدورها شجعت تطوير الشركات الناشئة لتعزيز ومواصلة تطوير التقدم في الحوسبة الكمومية والشبكات.
قال لوكين إن من الأمور ذات الأهمية الخاصة تحسين القدرة على تحمل الأخطاء، وهو تقدم حديث في مختبره يقلل من الأخطاء في الحسابات التي تكون نتيجة ثانوية للقوى الكمومية العاملة. يمكن أن تتسلسل هذه الأخطاء وتجعل النتائج غير قابلة للاستخدام.
تم الإعلان عن هذا التقدم في أواخر العام الماضي، وقد مهد الطريق للتكنولوجيا للقفز إلى ما هو أبعد مما يعتقده الكثيرون في هذه المرحلة.
قال لوكين: “اعتقد الناس في البداية أن هذا النوع من أجهزة الكمبيوتر الكمومية واسعة النطاق والمتسامحة مع الأخطاء سيأتي في وقت ما بحلول نهاية العقد المقبل، وأعتقد أنه من المحتمل جدًا أنها ستكون موجودة بالفعل – على الأقل بشكل ما – بحلول نهاية هذا العقد”. “لذلك، نحن متقدمون على الأقل بخمس سنوات، أو ربما بعشر سنوات. وقد أدى الكثير من العمل في المقر الرئيسي للجودة إلى تعزيز ذلك”.
قال ميخائيل لوكين: “هذه تكنولوجيا جديدة تمامًا. الكمبيوتر الكمي يختلف عن أي نوع من أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية التي تم بناؤها على الإطلاق”.
فيسي كونواي / مصور فريق هارفارد
وافق باسكار على أن التكنولوجيا تقدمت بشكل أسرع مما كان متوقعًا، وقال إن دعم الصناعة هو العنصر الأساسي.
قال باسكار: “لم يكن بإمكاني توقع ذلك. لقد دخلت هذا المجال لأنني كنت أعلم أن هناك وعدًا، لكن وتيرة الابتكار، ووتيرة التطوير، ووتيرة – بصراحة – دخول رأس المال إلى التكنولوجيا قد تجاوزت بكثير ما كنت أتخيله أو أحلم به”. “لم أدخل هذا المجال لأكون رائد أعمال، بل دخلت هذا المجال لأنني كنت مهتمًا حقًا بالعمل على تكنولوجيا معالجة المعلومات الحاسوبية الأساسية وفيزياءها. وهذا ما أحب القيام به.”
وقال سام ليس، كبير مسؤولي تطوير التكنولوجيا في جامعة هارفارد، إن التطورات وتسويقها المبكر من خلال الشركات الناشئة هي نتاج ليس فقط لجهود الباحثين المشاركين والدعم من شركائهم، ولكن أيضًا للنظام البيئي في بوسطن الكبرى، والذي وصفه بأنه “مركز كمي”.
وقال ليس: “إنه مجال بحثي ذو إمكانات تجارية، وهذا أحد جوانبه”. “إنها عقلية وثقافة ريادة الأعمال داخل معهد جودة عالية، وهي النظام البيئي الذي نعيش فيه. بوسطن هي مركز كمي – وهذا مجال التركيز للمنطقة – وهذا، إلى جانب مشاركة الداعمين والخريجين، يحدث فرقًا كبيرًا “.
يتطلع ليس أيضًا إلى رؤية المزيد من المشاريع البحثية الكمية تتطور إلى شركات ناشئة، مثل QuEra وLightsynQ وCavilinQ. إن الدعم والحماس للكم يعني أن الاكتشافات الأكاديمية لديها القدرة على أن تصبح مشاريع مؤثرة.
تم إنشاء برنامج Harvard Grid Accelerator بواسطة مكتب تطوير التكنولوجيا للقيام بذلك على وجه التحديد، حيث يقدم التمويل والإرشاد والاتصالات الصناعية والدعم لمساعدة الأبحاث في الهندسة والعلوم الفيزيائية على التحول إلى شركات ناشئة. أدى الدعم الأخير من Grid Accelerator إلى إطلاق CavilinQ.
يقول الباحثون إن بعض المجالات ستستفيد بشكل واضح من الحوسبة الكمومية، لكن بعض التطبيقات المهمة، وحتى الثورية، قد تأتي في مجالات غير متوقعة.
وقال هو: “تم اختراع الترانزستور في عام 1947، ولم يكن أحد يعرف في البداية ما هو التطبيق الرئيسي الذي سيستفيد من استخدامه”. لقد أدركوا أهمية ذلك، ولكن ربما كان من السابق لأوانه تحديد “التطبيقات القاتلة”. وكانت التطبيقات الأولية مخصصة لأجهزة السمع ثم أجهزة الراديو الترانزستور لاحقًا.
وعلى الرغم من فائدتها، إلا أن أياً منهما لم يكن يتمتع بقوة تشكيل المجتمع التي تتمتع بها ثورة الكمبيوتر التي أتاحتها الترانزستورات، وهي عبارة عن مفاتيح إلكترونية موجودة على الرقائق الدقيقة الحديثة بالمليارات.
لكن تلك الأجهزة المبكرة أدت وظيفة مفيدة: فقد أطلقت عملية التسويق التجاري للتكنولوجيا الجديدة، الأمر الذي جعل الناس يتساءلون عما يمكنهم فعله أيضًا.
كما هو الحال مع الترانزستور، قال لوكين، قد لا نعرف ذلك إلا بعد ظهور المزيد من أجهزة الكمبيوتر الكمومية، التي تعمل على حل المشكلات، وتسمح للناس برؤية ما يمكنهم فعله والبدء في تخيل احتمالات جديدة.
قال لوكين: “هذه تكنولوجيا جديدة تمامًا. الكمبيوتر الكمي يختلف عن أي نوع من أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية التي تم بناؤها على الإطلاق”. “هناك تحديان رئيسيان في هذا المجال. الأول هو بناء هذه الآلات الكمومية، والآخر هو استخدامها. وبينما لا يزال هناك الكثير من العمل الشاق الذي يتعين القيام به، ولأول مرة، أصبح بناء آلات كمومية مفيدة في مرمى نظرنا المباشر”.
