تتسابق الشركات لبناء حواسيب كمومية. كيف تعرف من يفوز؟ أحد أهم المقاييس يُسمى الدقة.
تحتاج الحواسيب الكمومية إلى أن تكون جيدة في ثلاثة أشياء:
- بوابات الكيوبت الفردي: تدوير كيوبت واحد.
- بوابات الكيوبتين: شبك كيوبتين معاً بالتشابك الكمومي.
- القياسات: قراءة الإجابة.
كل منها له دقته الخاصة. سنغطي الثلاثة.
دقة الكيوبت الفردي
بوابات الكيوبت الفردي هي دورانات لحالة كمومية. أبسط طريقة لشرح دقة الكيوبت الفردي:
إذا حاول حاسوب كمومي إجراء دوران 180 درجة، كم يقترب؟
على كرة بلوخ يمكنك تصور هذا مباشرة. يبدأ الكيوبت من القطب الشمالي. دوران 180 درجة مثالي يهبط به تماماً عند القطب الجنوبي. دوران خاطئ قليلاً يهبط به قبله بقليل.
مثال على فخ أيون
لنكن محددين. في حاسوب كمومي بفخ أيون، تُجرى البوابات بإطلاق ليزر على كيوبت إلكتروني لفترة قصيرة من الوقت، تُسمى نبضة.
عند تشغيل الليزر، تبدأ الحالة الكمومية بالدوران. عند إيقاف الليزر، يتوقف الدوران.
ثلاثة عوامل تحدد أين تنتهي الحالة:
- قوة الليزر تحدد سرعة دورانها.
- طول النبضة يحدد مدى دورانها.
- تردد الليزر يحدد محور الدوران. كلما اقترب التردد من «تردد الانتقال» للكيوبت، اقترب المحور من المحور x.
لإجراء دوران 180 درجة مثالي حول المحور x (بوابة X)، يجب أن تكون الثلاثة قريبة من المثالية في آن واحد. في العتاد الحقيقي، لا أحد منها كذلك.
كيف تُقاس فعلاً
تفصيلان إضافيان حول كيفية قياس الدقة عملياً.
القراءة. إذا قِسنا الحالة المُدارة في أساس أعلى/أسفل، فإن دوران 180 درجة مثالي يعني أنه يجب أن نحصل على أسفل في كل مرة. إذا لم يكن الدوران مثالياً، نحصل أحياناً على أعلى. لذا نعد: من 10,000 طلقة، ما النسبة المئوية التي خرجت أسفل؟ تلك النسبة هي دقتنا.
كل المحاور. لا تختبر الشركات X فقط. بعض العتاد جيد في الدوران حول محور واحد ولكنه أسوأ في محاور أخرى. تستخدم اختبارات الإنتاج متوسط الدقة على مجموعة واسعة من الدورانات العشوائية (تقنية تُسمى الاختبار العشوائي) للحصول على رقم واحد يمثل الجودة الإجمالية للبوابة.
دقة الكيوبتين
دقة الكيوبتين هي أهم مقياس واحد في كل الحوسبة الكمومية.
تُقاس بنفس طريقة دقة الكيوبت الفردي، إلا أننا الآن نختبر بوابات تنتج تشابكاً. على سبيل المثال: بدءاً من |00⟩، ما مدى مثالية إنتاج حاسوب كمومي لحالة بِل (|00⟩ + |11⟩)/√2؟ إذا قرأنا |01⟩ أو |10⟩ في أي وقت، فالدقة منخفضة.
|+⟩|0⟩ produces a clean Bell state: the red and blue worlds split cleanly on both spheres. An imperfect one leaves residual overlap, which is exactly what shows up as 01 or 10 outcomes you weren't supposed to get.سبب أهمية دقة الكيوبتين كثيراً: بوابات الكيوبتين سيئة تاريخياً. تجلس الحواسيب الكمومية الحديثة حول 99.9%، وأفضل العروض تجاوزت 99.99% للتو في عام 2025. حتى عند 99.9%، فإن ذلك يعطي احتمال خطأ ~0.1% لكل بوابة. شغّل دائرة بألف منها وستتراكم الأخطاء إلى هراء.
المردود الكبير: تصحيح الأخطاء يربط كثيراً من الكيوبتات الفيزيائية غير الكاملة معاً في كيوبت منطقي واحد قوي. بتجاوز عتبة دقة فيزيائية تبلغ 99%، تتوقف الأخطاء عن التراكم؛ بل تُكبَح بنشاط. أثبتت Google هذا في 2024. المشكلة هي أن تصحيح الأخطاء يصبح عملياً فقط (بعبء معقول لعدد الكيوبتات) بمجرد أن تكون مرتاحاً في نطاق 99.9% – 99.99%، وهو حيث العتاد الرائد الآن.
لهذا تتسابق الشركات على تلك الخانات العشرية القليلة الأخيرة. Oxford Ionics كانت تحمل الرقم القياسي السابق عند 99.97% في 2024 واستحوذت عليها IonQ في 2025؛ في أواخر 2025، أصبح الفريق المدمج أول من تجاوز دقة الكيوبتين 99.99%.
دقة القياس
حتى بعد أن تدوّر كيوبتاتك بشكل مثالي وتُشبكها بلا عيوب، لا يزال عليك قراءة النتيجة.
دقة القياس هي احتمال أن يبلّغ الكاشف بالنتيجة الصحيحة. أحياناً ينهار الكيوبت فعلاً إلى |1⟩ لكن الكاشف يبلّغ بـ |0⟩. تُسمى أيضاً دقة القراءة، أو رسمياً SPAM (تحضير الحالة والقياس). يُجمعان عادة معاً لأن كليهما يساهم في الأخطاء عند الحدود بين الكمومي والتقليدي.
|+⟩ and measured. The perfect detector always reports the true outcome. The noisy detector flips the answer one time in four: same physical collapse, wrong readout.الكواشف فائقة التوصيل الحديثة تصل عادة إلى 98 إلى 99%؛ قراءات فخ الأيون والذرة المحايدة يمكن أن تتجاوز 99.9%.
لوحة الصدارة اليوم
أعلى الحواسيب الكمومية التشغيلية حسب دقة الكيوبتين المنشورة، مسحوبة فورياً من سجلنا للحواسيب الكمومية:
| النظام | المورد | كيوبتان | كيوبت واحد |
|---|---|---|---|
| Helios | Quantinuum | 99.92% | 100.00% |
| Tempo | IonQ | 99.90% | 99.99% |
| 11-qubit atomic-precision processor | Silicon Quantum Computing (SQC) | 99.90% | غير متاح |
| Willow | Google Quantum AI | 99.88% | 99.97% |
| Sqale | Infleqtion | 99.73% | غير متاح |
| Orion Gamma | Pasqal | 99.70% | 99.90% |
الأرقام منشورة من المورد. حيث تختلف اختبارات الطرف الثالث، يلاحظ السجل التناقض. انظر السجل الكامل للمصادر وتفاصيل كل نظام.
ما هو التالي
تجاوز عتبة تصحيح الأخطاء هو اللحظة التي تتوقف فيها الحواسيب الكمومية عن كونها عروضاً وتصبح آلات. دليل عن تصحيح الأخطاء قادم قريباً.