لينك التسجيل الصوتي للمقالة علي Sound Cloud:
https://soundcloud.com/user-112011687-312727988/ze1fea5oykp3
اللي أنا عايز أتكلم عنه النهاردة هو خيال علمي .. حكاية مش حتتفهم بسهولة .. حكاية حتحس و إنت بتفكر فيها عشان تفهمها إن مخك فعلياً بيسيح .. لو ده حصل متقلقلش إنت مش أول واحد يقف قدام ميكانيكا الكم Quantum Mechanics و يبلم .. إنك تفهم يعني إيه ميكانيكا الكم؟ و منها تفهم يعني إيه Quantum Computing؟ ده بير غويط حبتين بس إحنا سوا حنحاول نفهمه و نبسطه .. الأول إحنا محتاجين نديلك شوية أساسات نبني عليها كلامنا .. شوية قواعد كده لازم تبقي في دماغك و خلينا نبدأ علي طول بإني أرصلك الأسئلة اللي حنحاول نجاوب عنها النهاردة من غير ما أطول عليك:
- يعني إيه ضوء؟
- يعني إيه ذرة؟
- يطلع إيه مبدأ الشك؟
- يعني إيه Quantum Entanglement؟
خلينا نبدأ بالفكرة الأولانية اللي محتاجين نفهمها .. يعني إيه ضوء؟
اللي بدأ الخناقة دي كان اللي يرحمه (إسحاق نيوتن Isaac Newton) لما كتب البحث بتاعه عن علم البصريات Optics و من ساعتها و بتوع الفيزياء مقسومين نصين .. نص بيقول إن الضوء ده موجة Wave و نص بيقول الضوء ده جسيمات Particles .. بص يا برنس .. عارف لما تجيب طوبة و ترميها في المياه .. مش بتشوف المياه عامله أمواج علي شكل دواير مركزها هو مكان الطوبة اللي وقعت؟ .. أهو الناس اللي بتقول إن الضوء ما هو الا موجة بيقولوا إنك لما تخش أوضة و تفتح زرار الكهرباء فاللمبة بتطلع ضوء علي شكل أمواج زي الأمواج اللي في المياه لما بترمي فيها طوبة بحيث مركز الموجات دي هو اللمبة نفسها .. الناس اللي بتقول إن الضوء عبارة عن جسيمات عاملين زي (كريم عبدالعزيز) في فيلم الباشا تلميذ لما كان معاه خرطوم مياه بيرش مياه علي المعازيم بتوع الفرح .. أهو تخيل بقي إن زي ما المياه دي بتتكون من قطرات فالضوء هو كمان بيتكون من جسيمات بتجري مع بعضها و بتترش في المكان زيها زي المياه اللي كان بيرشها (كريم عبدالعزيز) .. السؤال دلوقتي هو مين صح و مين غلط؟
سنة 1803 و ده من زمان أنا عارف المفروض إن الخناقة دي إتحسمت لما عالم إسمه (توماس يونج Thomas Young) عمل واحدة من أشهر التجارب العلمية في تاريخ البشر اللي هي تجربة الشق المزدوج Double Slit Experiment .. الباشمنهدس جاب كشاف كهرباء زي اللي إنت بتشتريه من أي محل و جاب لوح معدن مشقوق فيه شقين وعشان كده التجربه إتسمت Double Slit أو الشق المزدوج و حط اللوح ده قدام الحيطة بحيث إنه ينشن ضوء الكشاف علي اللوح و يتفرج علي الشكل اللي حيتكون علي الحيطة .. طبعاً إنت بتهرش في شعرك و بتسأل هو معلش يعني الباشمنهدس (يونج) حيستفيد إيه في عيشته لما يعمل كده؟
- و الله لو الناس اللي بتقول إن الضوء ده عبارة عن جسيمات هم اللي صح فهو المفروض يعني لما يشغل الكشاف يشوف علي الحيطة خطين منورين أبعادهم هي نفس أبعاد الشقين اللي المحفورين في اللوح اللي قصاد الحيطة.
- و لو الناس اللي بتقول إن الضوء ده عبارة عن موجة هم اللي صح فالمفروض إنه لما يشغل الكشاف و يبص علي الحيطة يلاقي شكل غريب لإن لو الضوء عبارة عن موجة فالموجة دي لما تعدي بين الشقين في اللوح حتبقي عامله زي موجة البحر اللي بتخبط في الصدادات علي الشط و بتحسها إنهارت مرة واحدة و مبقاش ليها شكل الموجة.
تجربة (يونج) خلته يشوف شكل غريب علي الحيطة و ده خلاه يطلع يقول للناس خلاص يا جدعان جبرت كده الضوء ده عبارة عن موجة مش جسيمات و شوفولكوا موضوع تاني تتخانقوا عليه و أنا فاضي جمعة و سبت كل إسبوع لو إحتجتوني في أي حاجة .. التجربة دي إتعملت سنة 1803 و لحد سنة 1900و الدنيا خلاص محسومة بإن الضوء موجة .. خلال الفترة من 1843 لحد سنة 1900 فعلاً كانت ماسورة إكتشافات علمية و إتكسرت و بهدلت الدنيا .. خلال 60 سنة بس البشر إكتشفوا الأتي .. جاهز؟ .. القانون الأول للديناميكا الكهربية Fist Law of Electrodynamics .. إتحطت نظرية النشوء و التطور بتاعة (تشارلز داروين Charles Darwin) .. الإخوة بتوع الأحياء حطوا نظرية إن فيه حاجة إسمها جراثيم Germs ممكن تنقل أمراض .. حبايبنا بتوع ميكانيكا خلال الستين سنة دول وصلونا للصفر المطلق اللي هو صفر كلفن و اللي درس هندسة ميكانيكا طبعاً فاكرينه .. و كمان في الستين سنة دول إتفك لغز العلاقة بين الكهربية و المغناطيسية تحت ما يسمي Electromagnetic Field أو الحقل الكهرومغناطيسي .. في الستين سنة دول برده بدأنا نفهم إن فيه حاجة إسمها إشعاع نووي .. لحد سنة 1900 و رغم كل الإكتشافات دي و العلم خلاص قفل الباب علي الخناقة بتاعة هو الضوء ده Wave ولا Particle لحد ما لحد ما جه بني أدم بيفهم حبتين إسمه (ماكس بلانك Max Planck).
(ماكس بلانك) طلع قال إنه عمل معادلة رياضية لما تيجي تفكر في معناها حتلاقيها بتقول إن الطاقة لما بتمشي من حتة لحتة مش بتبقي Flow أو سريان مستمر .. حفهمك .. تخيل نفسك في المطبخ عايز تسلق مكرونة و معاك حلة عايز تملاها مياه .. اللي أمة سيدنا (محمد) علي الصلاة و السلام من العلماء بتوع الفيزياء بيقولوه إن سريان الطاقة في أي حتة عامل زي ما إنت بتفتح الحنفية و تسيب المياه لحد ما تملا الحلة (أو لحد ما الطاقة تخلص) و بعد كده بتقفل الحنفية .. سريان مستمر من الطاقة .. اللي معادلة الأخ (ماكس بلانك) بتقوله إن اللي بيحصل كأنك كل ثانية تقفل الحنفية و تفتحها تاني .. تقفل الحنفية و تفتحها تاني .. الطاقة مش بتمشي كسريان مستمر .. الطاقة بتمشي زي ما تكون دفقات أو دقات قلب .. علي فكرة (ماكس بلانك) نفسه كان شايف إن ده كلام فارغ .. هو صحيح معادلته بتقول كده بس إزاي؟ .. إزاي يا جدعان؟
بداية إن الدنيا توضح كانت لما سيد معلمين الفيزياء (ألبيرت أينشتاين Albert Einstein) خد الكلام بتاع (ماكس بلانك) و بدأ يشرحه في 4 دراسات علمية إتنشروا كلهم في سنة واحدة اللي هي 1905و عشان كده الناس بتوع الفيزياء بيسموا السنة الإستثنائية دي أنوس ميرابيليس Annus Mirabilis و دي كلمة لاتيني معناها سنة المعجزة .. 4 دراسات قلبوا الدنيا إتنشروا كلهم في سنة واحدة .. (أينشتاين) قالك إن الدفقات أو النبضات اللي (ماكس بلانك) جاب سيرتها إسمها كمية Quantum .. لما حضرتك تقفل الحنفية و تفتحها عشان شوية مياه يملوا الحلة فشوية المياه دول بيتسموا كوانتام Quantum .. مش بس كده .. (أينشتاين) قال إن كلام (توماس يونج) ده تبلوه و تشربوا ميته .. الضوء مش موجة ولا نيلة .. الضوء عبارة عن جسيمات متناهية الصغر لدرجة إن كتلتها حوالي صفر و إن الجسيمات دي بتجري بسرعة الضوء .. تفتكر (أينشتاين) يسكت علي كده؟ .. لاهو طلع إسم دلع علي الجسيمات دي سماها فوتون Photon .. مش بس كده .. الفوتون ده هو صحيح جسيم Particle متناهي الصغر بس هو بيتصرف كإنه موجة .. بدأت تتنرفز أنا عارف .. طب يا عم (أينتشاين) إزاي انت بتقول الضوء ده جسيم و تجربة (توماس يونج) قالت إنه موجة؟ .. هو لو مش الضوء عبارة عن جسيمات كنا شفنا شكل الشقين علي الحيطة؟
حرجع تاني أخليك تتخيل نفسك مكان (كريم عبدالعزيز) و هو بيرش مياه علي المعازيم في فيلم الباشا تلميذ .. اللي بيقوله (أينشتاين) كالأتي .. لو إنت حتبص للضوء من وجهة نظر فوتون فوتون .. بمعني أخر .. لو إنت حتبص للمياه اللي بتطلع من الخرطوم اللي ماسكه (كريم عبدالعزيز) قطرة قطرة ده حماده .. و إنك تبص للضوء كPackage علي بعضه طالع من كشاف كهرباء ده حماده تاني خالص .. اللي بيقوله (أينشتاين) انك لو بصيت علي الضوء فوتون فوتون و درست كل فوتون لوحده حتلاقيه بيتصرف كإنه Particle .. لكن .. لو بصيت علي الضوء كحزمة ضوئية أو كQuantum فالضوء بيتصرف علي إنه موجة و عشان كده (توماس يونج) في تجربته لقي الشكل اللي علي الحيطة شكل ملخبط مش أبعاد الشقين اللي في اللوح .. اللي (أينشتاين) عايز يوريهولك إن الضوء بيتصرف زيه زي البني أدمين .. كل بني أدم له دماغه .. بس لو جبت شوية بني أدمين في حتة واحدة و مشيتهم مع بعضهم فحتلاقيهم بيتعاملوا (سوري في الكلمة) زي القطيع أو سرب السمك .. ده معناه إنك لو حتدرس فوتون فوتون فإنت حتكتشف حاجة غريبة جداً .. كل فوتون بينزل علي الحيطة بشكل عشوائي بحت .. كل فوتون بدماغه فعلياً .. كل فوتون عايش مع نفسه ماشي في السكة اللي تريحه .. لكن كمجموعة .. كشوية فوتونات ماشية جنب بعضها فكأنهم شوية أطفال في طابور خايفين من الميس بتاعتهم .. كل واحد عارف سكته و بيحاولوا ميغلسوش علي بعض.
عشان تفهم فيزياء الكم Quantum Physics إنت مش محتاج غير إنك تتخيل إن الفوتون ده بني أدم .. إتعامل معاه علي إنه بني أدم ماشي بدماغه بس لما بيتحط وسط مجموعة بيمشي زي المجموعة .. ده معناه إن الفوتون فعلياً هو حاجتين مش حاجة واحدة .. هو Particle لو حتدرسه لوحده فرداني .. و هو Wave لو حتدرسه وسط مجموعة .. دي نقطة لو إنت فهمتها و إستوعبتها فإنت كده قطعت شوط كبير أوي إنك تفهم يعني إيه فيزياء الكم Quantum Physics .. النقطة اللي وراها هي اللي حتبقي صعبة شوية .. لو إنت عندك شوية فوتونات ماشيين مع بعض .. فعلياً هم زي ما الشيخ (النقشبندي) الله يرحمه قال .. ماشي في نور الله بدعي و أقول يا رب .. شوية فوتونات ماشيين و مفيش معادلة تقدر تتنبأ بحركتهم .. سرب سمك ماشي في المياه .. هل إنت تقدر مهما فضلت غطسان جوه المياه إنك تحدد سرب السمك ده حيروح فين؟ .. يمين ولا شمال؟ .. فوق ولا تحت؟ .. إحتمالات لا نهاية لها .. فلو إنت حتبص للفوتونات كWave يعني حتدرسهم علي بعض و تشوف هم رايحين فين فإنت معندكش طريقة إنك تفهم حركتهم إلا الإحتمالات .. لكن .. لو مسكت فوتون فرداني فإنت كده بتتعامل مع Particle .. علي فكرة شغل (أينشتاين) علي فكرة الفوتون هي اللي خلته ياخد جايزة نوبل .. هو مخدهاش لا عشان نظريته النسبية العامة ولا الخاصة ولا علي شغله في موضوع الثقوب السوداء Black Holes .. هو خدها علي رسالته اللي إسمها Photoelectric Effect و اللي بتقول إن الطاقة و هي ماشية مش بتمشي كFlow أو سريان مستمر إنما كدفقات أو نبضات أو خلينا نستخدم المصطلح العلمي بتاعها .. كوانتم Quantum.
طب تيجي نتكلم بسرعة عن النظرية النسبية .. هو إحنا حنجيب سيرتها بسرعة أوي لما نيجي نتكلم عن Quantum Computing فبالمرة نديك الأساسات اللي حنحتاجها في كلامنا .. بص يا ريس .. الحاج (أينشتاين) الأول رزعنا علي قفانا بحاجة إسمها النظرية النسبية الخاصة Special Relativity و دي بتقول حاجة بسيطة أوي و هي إن سرعة الضوء في الفراغ رقم ثابت (في حالة إنك بتسأل فهي 299,792,458 متر في الثانية) و مش بتتغير بتغير مصدر الضوء .. شفت سهلة أهي .. عارف ده معناه ايه؟ .. هو أنتوا مش فهمتوا العلاقة بين الكهرباء و المغناطيسية و قلتوا عليها المجال الكهرومغناطيسي؟ .. أهو تخيل بقي إن الزمن و المكان بينهم علاقة شبه كده بس بيسموها Spacetime أو الزمكان .. ده معناه إن الزمن و الجاذبية و السرعة دي زي مقادير الكيكة كده تقدر تلعب فيهم زي ما إنت عايز عشان في الأخر تطلع كذا نوع من الكيكة .. دي نفس الحركة اللي فيلم زي Interstellar إعتمد عليها .. لو مشيت بسرعة الضوء حتلاقي الزمن بيجري معاك بمعدل أقل من الزمن اللي بيعيشه بني أدم عايش علي الأرض .. زي ما قلتلك هي مقادير كيكة و بتلعب فيها .. حتزود حاجة في مقابل إنك تقلل حاجة تانية عشان تطلع بكيكة مختلفة.
لسه العالم بيبدأ يفوق من القفا بتاع النظرية النسبية الخاصة جه (أينشتاين) إدانا النظرية النسبية العامة General Relativity .. زيها زي أختها بتقول حاجة سهلة برده و هي إن الطاقة بتساوي حاصل ضرب الكتلة في مربع سرعة الضوء أو E=MC2 .. هي معادلة تبان تافهة بس لو فكرت فيها حتلاقيها ضد كل مباديء الميكانيكا اللي إنت درستها في الكلية .. اللي المعادلة دي بتقوله إن أي حاجة في الدنيا ليها طاقة .. حتي الSmartphone اللي إنت ماسكه في ايدك بس الطاقة دي لا هي طاقة الوضع ولا طاقة الحركة ولا أي طاقة من اللي إنت أخدتها في الكلية أو المدرسة .. الطاقة دي هي مجرد الكتلة .. كتلة الذرة .. ده السبب إنك لما تيجي تقسم الذرة نصين أو تشطرها زي ما بنقول في اللغة العربية بتولد طاقة رهيبة .. و ده حيودينا للقاعدة الثانية من ضمن القواعد اللي عايزين نفهمهالك عشان تستوعب يعني إيه ميكانيكا الكم؟ .. بعد ما جاوبنا علي يعني إيه ضوء؟ جه الوقت إننا نجاوب علي سؤال هو يعني إيه ذرة؟
والان مع الفكرة الثانية اللي محتاجين نفهمها .. هو يعني إيه ذرة؟
البرنس اللي ورا شكل الذرة اللي إنت درسته في المدرسة هو (نيلز بور Niels Bohr) .. ده الشكل اللي إنت لما شفته قلت لنفسك هي مالها الذرة قالبة علي المجموعة الشمسية ليه كده؟ .. النموذج بتاع ذرة (نيلز بور) بيقول إن فيه حاجة إسمها نواة و بيدور حوليها أليكترونات زي ما الكواكب بتدور حول الشمس .. اللي يمكن إنت مخدتوش في المدرسة هو إن النموذج بتاع (نيلز بور) بالشكل ده اللي هو إن الأليكترونات بتدور حول النواة علي بعد مسافة محددة منها إتبني علي أساس ميكانيكا الكم .. (نيلز بور) في الأول مكنش عاجبه فكرة Quantum دي أصلاً بس لما إقتنع بيها خد الفكرة و عمل بيها نموذج الذرة بس كانت فيه مشكلة .. هي مش مشكلة قد ما هي سؤال .. فاكر لما كنا بنقولك في المدرسة إن الأليكترون بيفضل يدور في مداره حول النواة لحد يا إما يكتسب طاقة أو يخسر طاقة و ساعتها يا بيقرب من النواة يا بيبعد .. هو الأليكترون بيعمل كده إزاي؟ .. خلي السؤال ده في دماغك حنجاوب عليه كمان شوية.
وده حيحطنا قصاد الفكرة الثالثة من ضمن أساسيات ميكانيكا الكم .. مبدأ الشك Uncertainty Principle:
مبدأ الشك ده واحد من ألطف و أحلي المباديء العلمية اللي إنت ممكن تدرسها في حياتك .. المبدأ ده بيقول إنك لو عرفت معلومة عن Particle فده معناه إنك مش حتبقي قادر تتأكد بنسبة 100% عن أي معلومة تانية تخص الParticle دي .. تخيل إن عندك أليكترون بيدور حول ذرة .. لو أنا جيت قلتلك إن في اللحظة دي أنا عارف الأليكترون ده مكانه فين بالضبط .. فكونك حددت Position أو مكانه ده بيخلي أي معلومة تخص سرعة الأليكترون أو إتجاه حركته مش متؤكدين منها بنسبة 100% .. شفت سهلة أهي.
الفكرة الرابعة من الأساسيات بتاعة ميكانيكا الكم هي ما يسمي Quantum Entanglement أو التوأمة الكمية:
الحقيقة الفكرة دي ليها أسامي كتير .. (نيلز بور) سماها Quantum Entanglement .. (ألبيرت اينتشاين) سماها Spooky Action at a Distance يعني حاجة غريبة بتحصل بعيد .. هي برده الفكرة سهلة تتفهم و هي إن لنفترض إن عندك جسيمين أو إتنين Particles فلو أنا جيت قلتلك إن الجسيمين دول بينهم ما يسمي Quantum Entanglement فده معناه إن الجسيمين دول بقوا تؤأم .. بقوا ضمن System مقفول .. يعني لو واحد سخن الثاني يسخن معاه .. لو واحد وزنه زاد الثاني وزنه يزيد معاه .. طب إفرض لو أنا صممت إتنين Particles بينهم Quantum Entanglement بحيث التصميم بتاعي بيخلي إنهم بيلفوا عكس إتجاه دوران بعض .. يعني واحد بيلف بإشارة موجب و الثاني بيلف بإشارة سالب بس بنفس السرعة فلو جمعت السرعتين مع بعض حيطلعوا صفر .. لو أنا جيت علي Particle فيهم و زودت سرعته فده معناه إن Particle أخوه حيلف بنفس الزيادة بس عكس الإتجاه .. خلي بالك من التريكة الجاية دي .. إنت تقدر نظرياً علي الأقل تخلي أي إتنين Particles بينهم Quantum Entanglement أيا كانوا هم فين .. ممكن الإتنين Particles دول يبقوا في نفس الأوضة أو يبقي واحد في مصر و الثاني في أميركا .. أو يبقي واحد علي كوكب الأرض و الثاني علي كوكب المريخ.
بمجرد ما (ألبيرت أينشتاين) فهم التريكاية دي كان فعلياً حيمسك في خناق (نيلز بور) .. إنت يا رجل إنت ما تعقل الكلام اللي إنت بتقوله و عشان كده (أينشتاين) وصف ده بإنه حاجة غريبة بتحصل بعيد أو Spooky Action at a Distance .. في الوقت ده (أينشتاين) كان دايس شوية في هندسة الإتصالات فهو كان وصل لقناعة إن بما إن مفيش حاجة بتجري بسرعة أسرع من الضوء فأحسن طريقة إنك تبعت إشارة أو Signal من مصر لأميركا مثلاً هي إنك تبعتها بسرعة الضوء .. اللي بيقوله الأخ (نيلز بور) ده في رأي (اينشتاين) خيال علمي .. يعني إيه Particle هنا علي كوكب الأرض بس عشان هو في حالة Quantum Entanglement مع Particle تاني علي كوكب المريخ إن بقدرة قادر لو زودنا سرعة واحد فالثاني هو كمان حتزيد سرعته في نفس اللحظة .. طب إزاي الإشارة وصلت من الأرض للمريخ أسرع من الضوء؟ .. ده مش خيال علمي .. ده إسمه سحر و شعوذة .. و السحر و الشعوذة دي دول كتير بقت تدوس فيها عشان تستغلها .. كنت إتكلمت قبل كده عن إزاي الصين و كندا شغالين علي حاجة إسمها Quantum Radar و ده رادار مبني علي فكرة Quantum Entanglement .. فيه شركات دلوقتي بتفكر إزاي تستغل ده في تشفير الرسايل بحيث إنك تنقل رسالة بين طرفين أسرع من الضوء .. إنت متخيل؟
مهم تفهم إن Quantum Entanglement دي فعلياً هي أساس البرمجة بتاعة Quantum Computing و أهم اسم إحنا محتاجين نفهم معناه هو حاجة إسمها Qubit أو كيو- بيت و دي إختصار Quantum Bit و ده فعلياً أهم أساس من أساسيات Quantum Computing و برده حنحاول نبسط الموضوع عشان يتفهم لإنه فعلاً معقد .. لو إنت من الناس اللي درست برمجة فإنت عارف أو عدي عليك حاجة إسمها النظام الثنائي أو Binary System و اللي يبقي أساس البرمجة الكلاسيكية .. الفكرة إن الدنيا كلها قايمة علي رقمين .. الصفر و الواحد .. و لإنهم رقمين فالنظام إتسمي ثنائي أو Binary .. الفكرة إن الصفر و الواحد هم اه و لا .. الإجابتين المحتملتين لأي سؤال في الدنيا .. طب ما تيجي ناخد مثال نشرح عليه.
لنفترض إنك مبرمج و إتقالك دلوقتي يا باشمهندس شايف العمارة اللي قدامك دي .. أنا عايز أعرف هو هل فيه حد ساكن في العمارة دي إسمه (أحمد فؤاد)؟ .. حضرتك بتقول طب أنا عايز لستة الأسامي بتاعة الناس اللي ساكنة في العمارة و حتكتب كود برنامج بيمسك اسم اسم يسأل نفسه هو ده (أحمد فؤاد)؟ .. لو الإجابة لا حتبقي صفر و البرنامج حيكمل للإسم اللي وراه و هكذا .. و لو الإجابة اه حتبقي واحد فخلاص هو عرف الإجابة و البرنامج بينتهي .. السؤال دلوقتي هو أنا لو حبرمج Qubit في Quantum Computer هل البرنامج حيختلف؟ .. الدنيا حتمشي إزاي؟ .. ركز معايا بقي:
- فاكر المبدأ الأولاني بتاع هو الضوء عبارة عن فوتون بيقدر يتعامل كموجة لو حتبصل للفوتونات كمجموعة و يتعامل كParticle لو حتدرسه لوحده؟ .. أهي Qubit دي الأول بتقسم نفسها مجموعات يشتغلوا مع بعض .. ده بيسموه Quantum Superposition اللي هو عبارة عن موجة جنب موجة جنب موجة بيشتغلوا مع بعض كإنهم عاصفة بتقدر إنها بدل ما بتجيب اسم اسم من سكان العمارة يقارنوه باسم (أحمد فؤاد) فهم بيدرسوا أسامي سكان العمارة كلهم في وقت واحد .. ده معناه إن Computing Time أو وقت العملية الحسابية بتاع أي Quantum Computer بيبقي جزء صغير من الوقت اللي أي كومبيوتر كلاسيكي بيحتاجه .. لمجرد إنك غيرت طريقة البرمجة.
- لو إنت فاكر إن السحر و الشعوذة خلصوا فلسه فيه Quantum Entanglement .. الكيو-بيتس تقدر تتعامل زي أي Particle يعني تقدر تخلي بين أي إتنين ربطة Quantum Entanglement .. ده معناه إن كل ما تجمع أكبر عدد ممكن من Qubits بحيث كل إتنين مربوطين بQuantum Entanglement و تخليهم يشتغلوا مع بعض فإنت مش بس تقدر تقارن أسامي سكان العمارة باسم (أحمد فؤاد) ده إنت تقدر تشوف مين فيهم متجوز؟ و مين فيهم بيشتغل مهندس؟ و مين فيهم عنده عربية؟ و ماركتها إيه؟ و عنده كام طفل؟ و بيشجع الأهلي ولا الزمالك؟ .. ده بيسموه Computing Power أو القدرة الحسابية .. برنامج واحد معمول بQuantum Computing يقدر ينفذ مهام كان في المعتاد بيعملها كذا سوبركومبيوتر كلاسيكي و تاني لمجرد إنك غيرت طريقة البرمجة.
طب هو لو Quantum Computing جامد أوي كده ليه مطبقناهوش و بقي جزء من حياتنا اليومية؟ .. السر حضرتك إن الSystem بتاع Qubits اللي بينهم Quantum Entanglement ده عامل زي البيت المعمول من ورق الكوتشينة في أي لحظة ممكن يقع و ده اللي بيتسمي Quantum Decoherence واللي تقدر تسميها مجازاً الدنيا تبوظ .. فعلياً أي حاجة ممكن تبوظ البرنامج .. مبدأياً إنت المفروض قبل ما تكتب البرنامج إنك تبقي عارف كل Particle من اللي إنت حتستخدمها فين بالضبط؟ و حالتها إيه؟ .. سرعتها إيه؟ .. كتلتها إيه؟ .. ده في حد ذاته صعب بشكل مستفز .. و بعدين إنت المفروض تتحكم في كل ظروف البرنامج .. عايزك تعرف إن Quantum Particles هوائية بشكل مخيف .. هوائية هنا زي ما تقول كده جوزائيين في نفسهم حبتين .. أي حاجة ممكن تغير مودهم .. لو حد عطس ممكن التجربة كلها تبوظ .. لو النور قطع .. لو شوية هواء معديين .. أي حاجة .. حتي أجهزة القياس بتاعتك ممكن تبوظ التجربة .. ده السبب إن برامج Quantum Computing بتتكتب و بتتنفذ في ظروف مش طبيعية إنك تقلل درجة الحرارة لتحت الصفر و في ظروف تعقيم شبه اللي بتشوفها في أوض العمليات الجراحية .. فإنت دلوقتي عندك كذا مشكلة عشان تقدر تقول إن Quantum Computers بكره الصبح تبقي في كل بيت و تحل محل الكومبيوترات الكلاسيكية بتاعتنا:
- أول مشكلة هي Decoherence و هي إن الSystem ده مُعرض إنه ينهار في أي لحظة بسبب أي ظروف خارجة عن إرادة الناس اللي بتعمل البرنامج.
- عشان تحل مشكلة Decoherence لازم تشتغل في ظروف صعبة من درجة الحرارة و التعقيم و مش معقوله حنحط في كل بيت ديب فريزر معقم عشان نسيب جواه الكومبيوتر يعمل الحسبة بتاعته.
- ثالث مشكلة و يمكن دي أصعبها هي إنك فاكر المثال بتاع العمارة اللي عايز أعرف مين من سكانها اسمه (أحمد فؤاد)؟ .. إحنا قلنا إن Qubits بتستخدم فكرة Quantum Superposition عشان تعمل Scan لأسامي سكان العمارة كلهم في وقت واحد .. المشكلة إننا مش عارفين إزاي بقي ناخد الإجابة .. بمجرد ما تعمل Run للبرنامج بتلاقيه بينهار بسبب Decoherence أو البرنامج بيبوظ .. الحل إنك تكتب برنامج معقد بشكل مستفز عشان و هو بينهار يديك الإجابة و ده ليفل التنين المجنح في البرمجة.
لحد اللحظة اللي إنت بتقرأ فيها المقالة دي أكتر عدد من Qubits اللي بينهم Quantum Entanglement و بيشتغلوا مع بعض كجزء من برنامج متكامل وصل 50 بس .. بمجرد ما نوصل ل100 فإنت تقدر تقول إن Quantum Computers قربت تبقي موجودة .. ده مش معناه إن خلال السنين الجاية إنت حتشوف Quantum Computers في كل بيت .. لحد للحظة دي إنت فعلياً متقدرش تتعامل مع Quantum Computer من غير ما يبقي معاك Classical Computer .. طب أزيدك من الشعر بيت .. إنت أساساً مش حتمسك في إيدك Smartphone أو Laptop من بتوع Quantum Computers لا في حياتك ولا في حياة أولادك .. دي تكنولوجيا أو خليني أقول سحر و شعوذة أكبر من قدرتنا دلوقتي إننا نخليها حاجة تجارية في إيد الناس كلها .. بس لو إنت مهندس أو دكتور فأحب أقولك إننا داخلين علي أيام عسل .. أيام حناكل فيها الشهد أقسم بالله.
لنفترض إن مهندس كيمياء بقي تحت إيده Quantum Computer .. ده معناه إن بقي معاه كومبيوتر بيقدر يتكتب عليه برامج بتقدر يوريه كل خلية بتتعامل إزاي مع الدواء اللي أي حد فينا بياخده .. تخيل معاك كود كومبيوتر بيقدر يخليك تشوف كل تفاعل كيميائي بيحصل إزاي و بتفاصيل انت عمرك ما شفتها قبل كده .. تخيل قد إيه ده حيفيدك إنك تضبط الكميات و ظروف التفاعل عشان تخليه يتم بأعلي كفاءة ممكنة .. تخيل إنك مهندس زراعي و إنت عارف إن 1% من إجمالي الطاقة اللي البشر بينتجوها كل سنة بتروح عشان بس نصنع أسمدة للتربة فتخيل إني عطيتك Quantum Computer بيقدر يوريك إيه بالضبط العامل الحفاز اللي إنت محتاجه و بكميات قد إيه عشان تقلل كمية الميثان اللي إنت محتاج تحرقها عشان تنتج السماد .. كنت إتكلمت قبل كده عن إختراع إسمه Carbon Capture إنك بطريقة ما تقدر تمص غاز ثاني أكسيد الكربون من الجو و كانت ولا تزال المشكلة هي الفلتر اللي حنركبه عشان يمسك غاز ثاني أكسيد الكربون .. تخيل نفسك مهندس و معاك Quantum Computer يقدر بكود مكتوب صح إنه يوريك أنهي مادة تنفع تستخدمها كفلتر و بأبعاد قد إيه بالضبط و تستخدمها إزاي .. لو إنت مهندس كهرباء فأنا حفتحلك طاقة القدر لو خليتك توصل لإزاي تعمل Superconductor من غير ما تكون حاطه في أوضة درجة حرارتها قريبة من الصفر كلفن.
اللي أنا قلته ده أحلام اليقظة .. الخيالات اللي أي مهندس نفسه يحققها لو بقي تحت إيده Quantum Computer بس الحاجات دي كلها محتاجه وقت و سنين عشان تبقي حقيقة .. اللي ممكن يحصل بكره الصبح و ده اللي أنا عايز أتكلم عنه هو حاجه إسمها Machine Learning و Artificial Intelligence .. اللي هم الذكاء الصناعي و التعلم الألي و دي مصطلحات إنت بتسمعها و كتير مننا مش فاهمين أوي الكلام ده معناه إيه؟ .. عشان تفهم يعني إيه Machine Learning؟ و إيه علاقة ده بQuantum Computing؟ فخليني أحكيلك قصة مسلية أوي.
كان يا مكان إتعمل برنامج إسمه MARI/O و دي بتنطق مار- أي –أو مش ماريو .. البرنامج ده إتعمل عشان حاجة واحدة و هي إنه يلعب لعبة Mario اللي كنا بنلعبها و إحنا صغيرين علي الأتاري .. البرنامج إتكتب بناء علي معلومة واحدة أو معطي واحد بس اللي هو كل ما بتلعب و بتنتقل لمستوي أعلي فإنت كده ناجح .. غير كده مفيش .. البرنامج متحطلوش أي معطي تاني يبدأ يشتغل عليه .. زي أي طفل بتديله Keyboard و هو مش فاهم الزراير دي بتعمل إيه بدأ يتك علي كل زرار و يشوف هو الزرار ده بيعمل إيه؟ .. كل ما يلاقي زراير ملهاش لازمة بيتم تجاهلها .. الزراير اللي البرنامج بيكتشف إنها بتحرك حاجة في اللعبة بيبدأ يستخدمها تاني و هكذا .. ده إسمه Machine Learning .. بس دي الطريقة القديمة .. فيه طريقة أسرع شوية و هي إنك بدل ما تسيب البرنامج يتعلم بنفسه كل حاجة فإنت بتديله كم ضخم جداً من المعلومات و بتديله أهم معلومة و هي يعني إيه نجاح .. لسه مش فاهم أنا عارف .. لنفترض إنك بتاع Urban Design أو تصميم عمراني اللي هو بنديلك حتة أرض فاضية و بنقولك إملاها مباني و طرق و حدايق .. لو أنا جبت برنامج من بتوع Machine Learning و عطيته التصميمات اللي المدن الكبيرة اللي عاجباني إتبنت عليها و الأهم إني عطيته رؤيتي أنا .. أنا عايز مدينة الطرق بتاعتها ميبقاش فيها زحمة .. عايز مدينة نسبة الحدايق فيها تبقي أعلي من المباني .. عايز مدينة إرتفاع المباني فيها ميعديش عدد أدوار معين .. و بعد كده بسيب البرنامج يعيش حياته .. لو البرنامج بتاعي شغال بنظام Quantum Computing فهو حيقدر يديني تصميم ميخرش المياه.
تاني إحنا قدامنا سنين عشان ده يحصل بس إنت محتاج تبقي فاهم الأساس اللي Quantum Computers حتتبني عليه .. أنا عارف إنه اللي أنا قلته إلي حد ما فعلاً يحسسك اني بتكلم عن سحر و شعوذة بس هو العلم كده .. متخافش منه .. لو فهمته حتاكل من وراه الشهد.
المصادر:
- مقالة بعنوان Are We Ready for Quantum Computers? نشرت في مجلة Scientific American وده لينك المقالة الأصلية:
https://blogs.scientificamerican.com/observations/are-we-ready-for-quantum-computers/ - فيديو بعنوان Quantum Computing – The Foundation of Everything – Extra History – Part 1 نشر علي YouTube وده لينك الفيديو:
https://www.youtube.com/watch?v=iol5936dZho - فيديو بعنوان Quantum Computing – Electron Boogaloo – Extra History – Part 2 نشر علي YouTube وده لينك الفيديو:
https://www.youtube.com/watch?v=2i02SQ5SFaU&list=PLhyKYa0YJ_5ATEDqJRuoIvOH-eVkHP7ms&index=2 - فيديو بعنوان Quantum Computing – The Einstein-Bohr Debates – Extra History – Part 3 نشر علي YouTube وده لينك الفيديو:
https://www.youtube.com/watch?v=8PUi0I02Mdc&list=PLhyKYa0YJ_5ATEDqJRuoIvOH-eVkHP7ms&index=3
- فيديو بعنوان Quantum Computing – Spooky Action at a Distance – Extra History – Part 4 نشر علي YouTube وده لينك الفيديو:
https://www.youtube.com/watch?v=sITpTx5GL-w&list=PLhyKYa0YJ_5ATEDqJRuoIvOH-eVkHP7ms&index=4 - فيديو بعنوان Quantum Computing – Decoherence – Extra History – Part 5 نشر علي YouTube وده لينك الفيديو:
https://www.youtube.com/watch?v=LsxJmHS0cc8&list=PLhyKYa0YJ_5ATEDqJRuoIvOH-eVkHP7ms&index=5 - فيديو بعنوان Quantum Computing – The World of the Future – Extra History – Part 6 نشر علي YouTube وده لينك الفيديو:
https://www.youtube.com/watch?v=HWxhQKo3Vh4&list=PLhyKYa0YJ_5ATEDqJRuoIvOH-eVkHP7ms&index=6
