الحوسبة الكمومية وقواعد البيانات

تعد الشبكات الاجتماعية أكبر مصدر للبيانات غير المصنفة، ولا شيء أصعب من البحث في قواعد البيانات هذه باستخدام أجهزة الحاسوب الكلاسيكية. لذلك طبق علماء معهد كارلسروه للتكنولوجيا Karlsruhe Institute of Technology KIT ميكانيكيا الكم ونفذوا خوارزمية غروفر Grover بنجاح، وهي عملية بحث سريع عن عنصر ما في قواعد البيانات غير المفروزة.

للعثور عن عنصر محدد في قاعدة بيانات غير مصنفة باستخدام الحواسيب الحالية تُقرأ عناصر قاعدة البيانات جميعها واحدًا واحدًا حتى يُعثر عليه أو يُحكم بعدم وجوده في القاعدة. يُعد هذا الأسلوب مكلفًا من حيث الوقت والموارد. أما باستخدام مبادئ الحوسبة الكمومية وتطبيق خوارزمية غروفر Grover فإن سرعة البحث تزداد بمقدار أربعة أضعاف.

تعد خوارزمية غروفر إحدى خوارزميات الحوسبة الكمومية التي توظف خصائص الأنظمة الكمومية في تحسين الحد الأدنى لوقت تشغيل خوارزميات البحث الكلاسيكية عن طريق تخفيض درجة تعقيد خوارزميات البحث وتوفير الوقت والموارد نتيجة لذلك.

وقد نجحت فرق البحث التي يرأسها البروفيسور فولفغانغ فيرنسدورفر Wolfgang Wernsdorfer وماريو روبن Mario Ruben من KIT بالتعاون مع علماء المعهد الوطني في غرينوبل Grenoble في تطبيق خوارزمية غروفر على مغناطيس جزيئي منشئين بذلك نظامًا كموميًّا مهمته العثور بسرعة على عناصر البحث في البيانات غير المفروزة.

في مشروعهم البحثي الأخير، أظهروا جدوى البحث السريع في قاعدة بيانات صغيرة مكونة من أربعة عناصر. يقول البروفيسور روبن: "يمكن تنفيذ هذه الطريقة في أي نظام كمومي ذي مستويات طاقة غير متساوية، ما يفتح طريقًا إلى خوارزمية بحث كمومية شاملة".

طبق العلماء خوارزمية غروفر على مغناطيس جزيئي تعرض لحالة التراكب Superposition - وهي قدرة البت الكمومي على أخذ القيمتين 0 و1 في الوقت نفسه - باستخدام موجات مكروية مصممة خصيصًا لهذه الغاية، وقرأ نتائجَ البحث ترانزستور جزيئي واحد. يوضح الرسم المتحرك أدناه تلك العملية.

رابط الفيديو:

هنا

يؤكد وولفغانغ ويرنسدورفر أن التحكم بالحالات الكمومية في درجات الحرارة المنخفضة جدًّا كان باستخدام حقول كهربائية فقط، ما قد يفتح بابًا لدمج هذه التقنية مع الأجهزة الإلكترونية الحالية حسب قوله.

المصادر:

1- هنا

2- هنا

3- هنا

4- هنا

5- هنا

6- هنا