تقنيات الكم: طريق ألمانيا إلى الثورة الرقمية!

تقنيات الكم: طريق ألمانيا إلى الثورة الرقمية!

تجد فيزياء الكم طريقها بشكل متزايد إلى الإدراك العام والتطور التكنولوجي. مع كتاب “مستقبل الكم – شرح بسيط لفيزياء الكم وتقنيات الكم”، الذي كتبه الدكتور باتريك إيمونتس والدكتور يوهانس كنورزر ونشرته دار سبرينغر-فيرلاغ، يتم تقديم لمحة شاملة عن هذا الموضوع المعقد. تستهدف صفحات الكتاب البالغ عددها 307 صفحات عامة الناس بشكل خاص وتغطي أساسيات فيزياء الكم والفرص والتحديات التي تواجه تقنيات الكم الحديثة.

يقدم المؤلفان، وكلاهما من الفيزيائيين ذوي الخبرة، خبرتهم الواسعة في العمل. يقود الدكتور إيمونتس مجموعة بحثية في جامعة أولم منذ أبريل 2025، بينما يقوم الدكتور كنورزر بالبحث في ETH زيورخ منذ عام 2022. الكتاب مصحوب بمقدمة بقلم البروفيسورة الشهيرة سوزان يلين من جامعة هارفارد، ولا يقدم أساسًا علميًا فحسب، بل يقدم أيضًا وضوحًا يمكّن القراء الذين ليس لديهم معرفة متخصصة من فهم الخلفية.

المحتوى والتقنيات الرئيسية

أحد الأهداف الرئيسية للكتاب والتواصل العلمي المرتبط به هو تعريف القراء بالمجالات الأساسية الأربعة لتقنيات الكم الحديثة:

• Quantencomputing
• Quantensimulation
• Quantenkommunikation
• Quantenmetrologie

ولا تمثل هذه التكنولوجيات إنجازات علمية فحسب، بل تمثل أيضا القدرة على إحداث تحول جذري في الصناعة والمجتمع. وفي هذا السياق، أعلنت وزارة الاقتصاد الاتحادية أنها ستدعم تطوير تقنيات الكم بمبلغ 878 مليون يورو.

التقدم في الاتصالات الكمومية ملحوظ. وتعتبر الصين رائدة في هذا المجال، حيث تمتلك شبكة ألياف ضوئية بطول 2000 كيلومتر تتيح التشفير الكمي وتنفيذ أول مؤتمر فيديو مؤمن بالتشفير الكمي. يصف مصطلح "التفوق الكمي" القدرة المتزايدة لأجهزة الكمبيوتر الكمومية على حل مشاكل محددة بشكل أسرع من أجهزة الكمبيوتر التقليدية. يمكن لهذه التكنولوجيا أن تحقق اختراقًا في غضون عشر سنوات وتتفوق على أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية.

تطبيقات عملية ورؤى مستقبلية

تتراوح الحالة الحالية للكيوبتات في المعالجات الكمومية من بضع عشرات إلى مئات. ومع ذلك، فإن ملايين الكيوبتات ضرورية لتحقيق تقدم كبير. وتقوم صناعة السيارات، بما في ذلك شركات مثل BMW وVolkswagen، حاليًا بتقييم استخدام أجهزة الكمبيوتر الكمومية وتطوير الخوارزميات المناسبة. وهذا يوضح أن فيزياء الكم والتقنيات المرتبطة بها لم تعد علمًا نظريًا، ولكنها تجد تطبيقات عملية بشكل متزايد.

أنظمة التشفير الكمي التجارية متاحة منذ 15 عامًا، مع كون قنوات الاتصال المقاومة للنقر واحدة من التطبيقات الرئيسية للاتصالات الكمومية. كما تم تطوير أجهزة استشعار عالية الحساسية وساعات دقيقة، والتي ترجع أصولها إلى اكتشافات تقنيات الكم.

أطلقت مفوضية الاتحاد الأوروبي المشروع الكمي الرائد في عام 2018 لاستثمار عدة مليارات من اليورو في الترويج لهذه التقنيات. نشرت ألمانيا أيضًا "خارطة طريق الحوسبة الكمومية" وتخطط لوضع نفسها كشركة رائدة عالميًا في مجال الحوسبة الكمومية والاستشعار الكمي على مدى السنوات العشر القادمة.

بشكل عام، من الواضح أن نتائج الأبحاث الأساسية في مجال فيزياء الكم وتقنيات الكم أصبحت ذات أهمية متزايدة ليس فقط بين العلماء والفنيين، ولكن أيضًا بين عامة الناس. إن التطوير والمناقشة المحيطة بإمكانيات هذه التقنيات سوف تلعب دورًا رئيسيًا في السنوات القادمة.

للحصول على مناقشة تفصيلية لموضوعات فيزياء الكم وتقنياتها، يرجى الرجوع إلى كتاب الدكتور باتريك إيمونتس والدكتور يوهانس كنورزر، والذي يوفر أساسًا جيدًا للجميع لفهم هذا العلم الرائع بشكل أفضل. يمكن العثور على مزيد من المعلومات حول التطورات والبرامج الحالية على دويتشلاندفونك و patrickemonts.com.