حوسبة الكم Quantum Computing

أخيرا، سيتخلص متخصصوا الحاسب من لعنة الصفر والواحد..

ظهر مصطلح جديد في علوم الحاسب هو الحوسبة الكمية Quantum Computing. وفي الحقيقة أن هذه التقنية وحسب قارتنر Gartner في تقريرها Gartner Hype Cycle للتقنيات الواعدة في 2017 وضعت الحوسبة الكمية ضمن التقنيات الواعدة بعد عشر سنوات فأكثر. وهذا يعني أن الأبحاث في هذا المجال مازال حقلا أخضر للجامعات والحكومات وكذلك الشركات ذات مراكز البحث والتطوير القوية. ولذلك أحببت أن أضع بين يدي الطالب والطالبة، والباحث العربي عموما هذا العلم الجديد والواعد والخطير.

نعم، هو خطير على مجال أمن المعلومات خصوصا. فتعالوا لنستكشف هذا العلم الجديد.

كلمة “كمي Quantum” هنا: هي كلمة مأخوذة من علم الفيزياء (Quantum Physics) والتي ترمز لدراسة طبيعة الطاقة على أدنى مستوياتها وهي الذرة atom أو الجسيمات دون الذرية subatomic particles.

نعرف أن الكمبيوترات التي لدينا اليوم، والتي بدأ بعض الباحثين يطلق عليها الكمبيوترات التقليدية Classical Computers، تعمل في مستواها الأدنى Low Level على مبدأ البت Bit. وكل بت يستطيع أن يحمل خانة واحدة فقط، فإما صفر 0 أو واحد 1.

لكن الكمبيوتر الكمي المستقبلي، سيستطيع أن يحمل الرقمين معا في خانة واحدة، وهذا مايسمى التطابق superposition. وكذلك يستطيع أن يشبك  كل خانة مع غيرها وهذا يسمى التشابك Entanglement. وعليه فإن الخانات لن تكن بت Bit كما في الكمبيوتر التقليدي ولذلك تم تسميتها كوابت QuBit. وكل كوابت قد تعتمد قيمتها على قيمة الكوابت الأخرى. ولذلك فهي كما يعتقد لن تكون حتمية Deterministic كما في الكمبيوتر التقليدي، بل ستكون إحتمالية Probabilistic. ولذلك قد لاتكون في متناول المستخدم العادي قبل مرور عدة عقود.

الجميل في هذا النوع الجديد من الحوسبة هي كفاءتها وسرعتها العالية. فحسب بعض الباحثين في قوقل بأن كمبيوتر كمي ب 49 كوابت سيكون أسرع من أسرع كمبيوتر موجود اليوم. ويمكن لهذه الكمبيوترات أن تقوم بتمثيل نماذج معقدة من الطبيعة لانستطيع اليوم تمثيلها بالكمبيوتر التقليدي كما في بعض حالات Biological Modeling المعقدة اليوم.

لكن المخاطر الكبيرة حسب تقرير آخر في قارتنر Gartner، يركز على المخاطر الأمنية التي ستظهر من استطاعة الكمبيوتر الكمي من فك التشفير الأمني لكثير من البيانات والمعلومات الموجودة اليوم بسرعة هائلة، قد لايستطيع أي نظام تشفير حالي أن يصمد أمامها (ليس المجال الآن لتفصيل هذه الطرق). وهذا يجعل الباحثين في مجال التشفير Cryptography والمجالات الأمنية يسعون لإيجاد حلول أمنية استباقية. وهذا مهم على مستوى الأمن الوطني السعودي لتبني هذا النوع من الأبحاث بشكل عاجل.

لكن المجال الآخر الذي سيستفيد كثيرا هو مجال الذكاء الإصطناعي وعلوم البيانات وتعلم الآلة. فسيتمكن الباحثون من تطوير خورازميات معقدة لم يكونوا يستطيعون أن يتعاملوا معها باستخدام الحواسيب التقليدية. ومن ذلك تحليل البيانات الكبيرة التي لانستطيع حتى جمعها أو تخزينها اليوم لكلفتها العالية (أقصد تحليلها بسرعة عالية حتى لانحتاج لتخزينها) كتلك التي تصل من مليارات أجهزة انترنت الأشياء IoT التي ستكون منتشرة بشكل كبير. كما يمكن تحليل ونمذجة كثير من الظواهر الطبيعية وابتكار مواد وأدوية جديدة وغيرها من المجالات التي يسهم فيها الذكاء الاصطناعي بشكل مباشر.