1959 – настоящее время · الحوسبة الكمومية, نظرية الخوارزميات, المعلومات الكمومية
عالم رياضيات أمريكي ومتخصص في الحوسبة الكمومية. في عام 1994، اقترح خوارزمية شور الشهيرة لتحليل الأعداد الصحيحة إلى عواملها على الحاسوب الكمومي في زمن كثير الحدود، مما أظهر تهديداً عملياً للتشفير الكلاسيكي وحفّز تطوير التقنيات الكمومية.
سيرة
حصل على درجة البكالوريوس في الرياضيات من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتيك) والدكتوراه من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT). يعمل في MIT أستاذاً للرياضيات التطبيقية. حائز على جائزة غودل وجائزة ديراك وجائزة الاختراق في الفيزياء الأساسية.
اكتشافات رئيسية
خوارزمية شور: خوارزمية كمومية تحلل الأعداد بكفاءة، مما يكسر نظام RSA وأنظمة تشفير أخرى.
تصحيح الأخطاء الكمومية: من أوائل من اقترحوا طرقاً لحماية المعلومات الكمومية من الضوضاء.
أعمال حول حدود الحوسبة الكمومية.
💡 شور مولع بالتلاعب بالكرات (juggling) ويقدّم أحياناً عروضاً في المؤتمرات العلمية، مظهراً الروابط بين الرياضيات وفنون السيرك.
اقتباس: "تستخدم الحواسيب الكمومية مصادر مختلفة جوهرياً عن الحواسيب الكلاسيكية، مما يمنحها قوة هائلة."
بنية كمومية جديدة من نوع 'الدراجة' تصحح الأخطاء باستخدام شيفرات خاصة. باستخدام نفس عدد الكيوبتات، تُجري حسابات أكثر تعقيدًا بعشر مرات من الطرق السابقة. هذه خطوة نحو حواسيب كمومية مفيدة حقًا.
الأخطاء في الحواسيب الكمومية أمر لا مفر منه. نهج جديد يعتمد على الذرات المحايدة المتحركة يسمح للكيوبتات المنطقية بتصحيح الأخطاء في مكانها، مما يزيد الدقة حتى 8 أضعاف.
سرّع الباحثون الحاسوب الكمومي بمقدار 8000 مرة، مما جعل تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى وقود أمراً واقعياً. لأول مرة، تتفوق آلة من هذا النوع على الحاسوب التقليدي في مهمة عملية.
الضوضاء العادية هي عدو الأجهزة الدقيقة. لكن في العالم الكمومي تم التغلب عليها عبر جعل ترتيب الأحداث في حالة تراكب. تختفي الأخطاء تلقائياً، وتصل الحساسية إلى أقصى حد. هذا هو الطريق إلى مستشعرات طبية فائقة الدقة وملاحة بدون نظام GPS.
أثبت العلماء أن المستشعرات الكمومية قادرة على تحقيق دقة مطلقة حتى مع ضوضاء جميع مكوناتها. طُوِّر بروتوكول متسامح مع الأخطاء يصل إلى حد هايزنبرغ الأساسي عند قياس الحقول المغناطيسية. وهذا يقربنا من بناء مستشعرات كمومية موثوقة للعلوم والتقنية.
تسمح البنية ثنائية الأبعاد الجديدة للحاسوب الكمي بقمع التشويش تلقائيًا، تمامًا كما يلتئم الجرح على الجلد. تتفاعل كل خلية كيوبت مع جيرانها وفق قواعد بسيطة دون الحاجة إلى قياسات مستمرة. ومع نمو النظام، تتلاشى الأخطاء بشكل متسارع، مما يفتح الطريق أمام ذاكرة كمومية أبدية.
عندما يخطئ الحاسوب الكمومي، تقوم أكواد الجبال الجليدية بتصحيح الأعطال بصمت، مغلفةً كميات كبيرة من البيانات المحمية في عدد قليل من الذرات الحقيقية. على معالج مكون من 98 أيونًا، أعطت عملية حسابية مع تصحيح الأخطاء لأول مرة نتيجة أدق من دونها – دليل على أن الآلات الكمومية الموثوقة ليست خيالًا.
كانت التقديرات القديمة تتطلب ملايين الكيوبتات للاختراق الكمومي. لكن بحثًا جديدًا يظهر أن 10,000 ذرة متحركة - مثل خرزات المعداد - كافية. بمساعدة الملاقط الليزرية وترميزات تصحيح الأخطاء، أصبح بالإمكان كسر تشفير RSA-2048 في غضون أيام.
ابتكر العلماء بنية ثلاثية الأبعاد تحمي المعلومات الكمومية طبقة تلو الأخرى من الضوضاء الحرارية، مثل الدمى الروسية المتداخلة. يبقى الكيوبت مستقراً لفترة طويلة جداً، مما يمهد الطريق لحواسيب كمومية تعمل دون تبريد شديد.
ضبط تلقائي للبوابات الكمومية، كما في الآلات الموسيقية، قلل الأخطاء إلى 0.007%. الطريقة مستقرة لساعات ولا تحتاج إلى تدخل بشري — خطوة مهمة نحو حواسيب كمومية موثوقة.