في عام 1994، أوضح بيتر شور، وهو عالم رياضيات تطبيقية بمعامل بيل، القدرة المرتقبة لمنظومة مثل تلك، وانتبه العالم لهذا النبأ. بين شور أن الكمبيوتر الميكانيكي الكمي يمكنه بكفاءة حل مسألة رياضية معينة ثبت عجز أجهزة الكمبيوتر التقليدية عن حلها في زمن محدود قابل للقياس. وقد عرض المسألة ببساطة: يمكن كتابة كل عدد بصورة فريدة باعتباره حاصل ضرب أعداد أولية في بعضها. فمثلا، العدد 15 هو حاصل ضرب 3 × 5، والعدد 99 هو حاصل ضرب 11 × 3 × 3، والعدد 54 هو حاصل ضرب 2 × 3 × 3 × 3، وهكذا. ومع كبر الأعداد أكثر وأكثر، تتضاعف صعوبة تحديد هذا التحليل المتفرد للعدد. وما أثبته شور أنه يمكن ابتكار طريقة حساب لكمبيوتر كمي لاستكشاف فضاء رحب من العوامل الأولية لأي عدد وتحليله إلى عناصره الأولية الصحيحة.

لماذا نهتم بتلك النتيجة شديدة الغموض؟ حسنا، بالنسبة لأولئك الذين يمتلكون بعض المال في البنوك، أو يستخدمون بطاقات ائتمانية في تعاملاتهم، أو ينشغل بالهم بشأن أمان الشفرات المستخدمة لحفظ الأسرار الوطنية، هذا الأمر يهمهم كثيرا. فجميع المعلومات المصرفية والوطنية السرية تحفظ باستخدام شفرة بسيطة يستحيل على أي جهاز كمبيوتر تقليدي حلها. وتجرى عملية التشفير باستخدام «مفتاح» يقوم على معرفة العوامل الأولية لرقم كبير للغاية. وما لم نعلم تلك العوامل مسبقا، فلن يكون باستطاعتنا فك الشفرة باستخدام جهاز كمبيوتر عادي لأن هذا الأمر سيستغرق زمنا أطول من عمر الكون نفسه. غير أن جهاز كمبيوتر كمي «كبير» بدرجة كافية يمكنه القيام بتلك المهمة في وقت معقول. ويتوقف المقصود بكلمة «كبير» هنا على درجة تعقيد المشكلة، غير أن المنظومات التي تحوي بضعة مئات أو آلاف من الكيوبيتات سوف تتمكن من أداء المهمة بسهولة ويسر.

فهل ينبغي علينا أن نندفع نحو البنوك لسحب أموالنا منها وإخفائها تحت البلاطة، أو نهرع نحو مخابئنا وننتظر غزوا يجري الإعداد له في أعقاب فك شفرات أمننا القومي؟ كلا بالطبع. ففي المقام الأول، على الرغم من الموارد الهائلة التي يجري تخصيصها للجهود التجريبية المتواصلة، لم يتمكن أي شخص من تصنيع جهاز كمبيوتر كمي مكون مما يزيد على بضعة كيوبيتات. والسبب بسيط. فلكي يسلك الكمبيوتر السلوك الميكانيكي الكمي، يجب عزل الكيوبيتات بعناية عن جميع التفاعلات الخارجية، وهو ما يؤدي بنجاح إلى مسح جميع المعلومات الميكانيكية الكمية المختزنة داخل النظام، وهو نفس السبب الذي يجعلنا نتصرف بطريقة تقليدية وليست ميكانيكية كمية. في معظم الأنظمة شيء يطلق عليه عادة اسم «تماسك الكم» - أي الحفاظ على الوضع الميكانيكي الكمي للمكونات المستقلة داخل النظام - وهو يتعرض للتدمير خلال جزء بالغ الصغر من الثانية. ويعد الحفاظ على حاسبات الكم «شبيهة بالكم» تحديا صعبا يواجهه العلماء، ولا يعلم أحد إن كان هذا الأمر سوف يصبح ممكنا عمليا بالمفهوم التشغيلي في نهاية المطاف أم لا.

والأهم من هذا الاعتبار العملي هو حقيقة أن نفس مبادئ ميكانيكا الكم التي تسمح لجهاز كمبيوتر كمي بتخطي الحدود التقليدية عند حل مشكلات مثل مشكلة إيجاد العوامل الأولية للأعداد الكبيرة تجعل من الممكن أيضا، من حيث المبدأ، ابتكار خوارزميات «نقل كمي» جديدة تسمح بنقل آمن تماما للمعلومات من نقطة إلى أخرى. وأعني بذلك أننا من الممكن أن نصبح قادرين على أن نكتشف، وبقدر مطلق من اليقين، إن كان طرف ثالث متلصص تمكن من اعتراض الرسالة أم لا.

كان انفجار الأفكار الذي دفع ميدان الحوسبة الكمية الجديد من مجرد لمعة ومضت في عيني فاينمان عام 1960 ليعتلي قمة العلم والتكنولوجيا المعاصرين انفجارا هائلا بحق؛ هائلا إلى حد أننا لا نستطيع هنا أن نفيه حقه من الوصف. وقد تؤدي تلك الأفكار في النهاية إلى إحداث تغيرات في أسلوب تنظيمنا لمجتمعاتنا الصناعية المعاصرة. من زاوية التطبيق العملي، ربما كانت تلك التطورات البحثية تمثل بعضا من أهم ما تركه فاينمان من تراث فكري، حتى وإن لم يعش هو عمرا يكفيه لكي يقدر بشكل تام أهمية مقترحاته. إن الدهشة تأبى أن تفارقني وأنا أفكر كيف يمكن لتكهنات تستعصي على الفهم أبدعها عقل جريء ومبدع أن تغير وجه العالم.

الفصل السابع عشر

الحق والجمال والحرية

لا أشعر بالخوف من عدم معرفة الأشياء، أو من الضياع في كون غامض بلا هدف، وتلك هي حقيقة الأمور في الواقع، على حد علمي. على أي حال، هذا لا يخيفني.

ريتشارد فاينمان

في الثامن من أكتوبر عام 1967، نشرت صحيفة «نيويورك تايمز» تحقيقا بعنوان «رجلان في رحلة البحث عن الكوارك». كتب مؤلف المقال لي إدسون: «الرجلان المسئولان بقدر كبير عن إيفاد العلماء في تلك المطاردة الشرسة للكوارك هما عالما فيزياء من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا واسمهما موراي جيلمان وريتشارد فاينمان ... اللذان يطلق عليهما واحد من علماء كاليفورنيا لقب «أغلى ممتلكات علم الفيزياء النظرية في الوقت الحاضر».»

ناپیژندل شوی مخ