الحوسبة الكمومية القائمة على الحوسبة السحابية

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

يشير مصطلح الحوسبة الكمومية السحابية إلى الوصول عن بُعد إلى موارد الحوسبة الكمومية ، مثل المحاكيات الكموميةأو المعالجات ، عبر الإنترنت . يُمكّن الوصول السحابي المستخدمين من تطوير واختبار وتنفيذ الخوارزميات الكمومية دون الحاجة إلى التفاعل المباشر مع الأجهزة المتخصصة، مما يُسهّل مشاركة أوسع في تطوير البرمجيات الكمومية وتجريبها.

في عام 2016، أطلقت شركة IBM منصة IBM Quantum Experience، وهي من أوائل معالجات الحوسبة الكمومية المتاحة للجمهور والمتصلة بالحوسبة السحابية. [ 1 ] وفي أوائل عام 2017، أظهر باحثون في شركة Rigetti Computing إمكانية الوصول إلى الحوسبة السحابية الكمومية القابلة للبرمجة من خلال منصة البرمجيات Forest الخاصة بهم، والتي تضمنت مكتبة pyQuil الخاصة بلغة Python. [ 2 ]

منذ أوائل العقد الثالث من القرن الحادي والعشرين، شهدت الحوسبة الكمومية السحابية نموًا ملحوظًا، حيث توفر العديد من الشركات إمكانية الوصول إلى مجموعة متنوعة من تقنيات الأجهزة الكمومية، بما في ذلك الكيوبتات فائقة التوصيل، والأيونات المحصورة، والذرات المتعادلة، والأنظمة الضوئية. وتجمع منصات رئيسية مثل Amazon Braket و Azure Quantum وqBraid أجهزة كمومية من مطوري الأجهزة مثل IonQ و Rigetti Computing و QuEra وPasqal وOxford Quantum Circuits و IBM Quantum . توفر هذه المنصات واجهات موحدة للمستخدمين لكتابة وتنفيذ الخوارزميات الكمومية عبر أنظمة خلفية متنوعة، وغالبًا ما تدعم حزم تطوير البرامج مفتوحة المصدر مثل Qiskit و Cirq و PennyLane . وقد لعب انتشار الوصول السحابي دورًا محوريًا في تسريع تعليم الحوسبة الكمومية، وبحوث الخوارزميات، وتطوير التطبيقات في مراحلها المبكرة، وذلك من خلال تسهيل تجربة الأجهزة الكمومية الحقيقية. [ 3 ]

أدى الحوسبة الكمومية القائمة على الحوسبة السحابية إلى توسيع نطاق الوصول إلى الأجهزة والأدوات الكمومية خارج نطاق مختبرات البحث التقليدية. تدعم هذه المنصات المبادرات التعليمية، وتطوير الخوارزميات، والتطبيقات التجارية في مراحلها المبكرة. [ 4 ]

التطبيقات

تُستخدم الحوسبة الكمومية القائمة على السحابة في مجالات التعليم والبحث وتطوير البرمجيات، مما يوفر إمكانية الوصول عن بعد إلى الأنظمة الكمومية دون الحاجة إلى بنية تحتية في الموقع.

تعليم

أصبحت منصات الحوسبة السحابية الكمومية أدوات قيّمة في التعليم ، إذ تُمكّن الطلاب والمدرسين من التفاعل مع معالجات كمومية حقيقية عبر واجهات سهلة الاستخدام. يستخدم المعلمون هذه المنصات لتدريس المفاهيم الأساسية في ميكانيكا الكم والحوسبة الكمومية ، بالإضافة إلى عرض وتطبيق الخوارزميات الكمومية في بيئة صفية أو مختبرية. [ 5 ] [ 6 ]

البحث العلمي

أتاح الوصول السحابي إلى أجهزة الحوسبة الكمومية للباحثين إجراء تجارب في مجال المعلومات الكمومية ، واختبار الخوارزميات الكمومية، ومقارنة منصات الأجهزة الكمومية. وقد أُجريت تجارب، مثل اختبار نظرية بيل أو تقييم بروتوكولات النقل الكمومي، على معالجات كمومية متاحة للعموم. [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]

تطوير البرمجيات والنماذج الأولية

يستخدم المطورون منصات سحابية لإنشاء نماذج أولية لتطبيقات برمجيات الكم في مجالات متنوعة كالتحسين والتعلم الآلي والكيمياء. توفر هذه المنصات حزم تطوير برمجية (SDKs) وواجهات برمجة تطبيقات (APIs) تدمج بين سير العمل الكلاسيكي والكمي، مما يتيح تجربة خوارزميات الكم في بيئات واقعية أو محاكاة.

المشاركة العامة والألعاب

استُخدمت أدوات الحوسبة السحابية الكمومية أيضًا لإنشاء ألعاب تعليمية وتطبيقات تفاعلية تهدف إلى تعزيز فهم الجمهور للمفاهيم الكمومية. وتساعد هذه الجهود في سد الفجوة بين المحتوى النظري والتعلم البديهي. [ 10 ]

المنصات الحالية

  • يُعدّ qBraid Lab من qBraid [ 11 ] منصةً سحابيةً للحوسبة الكمومية. توفّر هذه المنصة أدوات برمجية للباحثين والمطورين في مجال الكم، بالإضافة إلى إمكانية الوصول إلى أجهزة الكم. توفّر qBraid وصولاً سحابياً إلى أجهزة Microsoft Azure Quantum وAmazon Braket، بما في ذلك IQM وQuEra وPasqal وRigetti وIonQ ومحاكيات QIR ومحاكيات Amazon Braket وجهاز NEC Vector Annealer، وذلك اعتباراً من أغسطس 2025. النسخة الأساسية من qBraid مجانية، بينما يُتاح الوصول غير المحدود إلى الأجهزة والمحاكيات عند شراء رصيد. [ 12 ]
  • منصة Quandela Cloud من Quandela هي المنصة التي تتيح الوصول إلى أول حاسوب كمومي ضوئي أوروبي قابل للوصول إليه عبر السحابة. يتم التحكم في الحاسوب باستخدام لغة البرمجة النصية Perceval، مع توفر دروس تعليمية ووثائق عبر الإنترنت مجانًا. [ 13 ]
  • Xanadu Quantum Cloud من Xanadu هي منصة توفر إمكانية الوصول السحابي إلى ثلاثة حواسيب كمومية ضوئية قابلة للبرمجة بالكامل. [ 14 ]
  • Forest من Rigetti Computing هي مجموعة أدوات للحوسبة الكمومية السحابية. وهي تتضمن لغة برمجة، [ 15 ] وأدوات تطوير وخوارزميات نموذجية.
  • LIQUi> من مايكروسوفت عبارة عن بنية برمجية ومجموعة أدوات للحوسبة الكمومية. وهي تتضمن لغة برمجة، وخوارزميات تحسين وجدولة نموذجية، ومحاكيات كمومية.
  • توفر منصة IBM Quantum Platform من IBM [ 16 ] إمكانية الوصول إلى أجهزة الحوسبة الكمومية بالإضافة إلى محاكيات الحوسبة عالية الأداء . ويمكن الوصول إليها برمجيًا باستخدام إطار عمل Qiskit المبني على لغة بايثون ، أو عبر واجهة رسومية باستخدام واجهة المستخدم الرسومية IBM Q Experience [ 17 ] . ويعتمد كلا الخيارين على معيار OpenQASM لتمثيل العمليات الكمومية. كما يتوفر أيضًا برنامج تعليمي ومجتمع إلكتروني [ 18 ] .
  • Quantum in the Cloud من جامعة بريستول ، والذي يتكون من جهاز محاكاة كمي ونظام كمي بصري رباعي الكيوبت . [ 19 ]
  • يُعدّ Quantum Playground من Google موردًا تعليميًا يتميز بمحاكاة ذات واجهة بسيطة، ولغة برمجة نصية، وتصور ثلاثي الأبعاد لحالة الكم. [ 20 ]
  • Quantum in the Cloud عبارة عن منصة تجريبية للحوسبة الكمومية للوصول إلى جهاز كمبيوتر الرنين المغناطيسي النووي رباعي الكيوبت - NMRCloudQ، وتديره جامعة تسينغهوا .
  • يُعدّ Quantum Inspire من شركة Qutech أول منصة في أوروبا تُقدّم الحوسبة الكمومية السحابية لشريحتين من الأجهزة. وإلى جانب معالج ترانزمون خماسي الكيوبت، تُعتبر Quantum Inspire أول منصة في العالم [ 21 ] تُتيح الوصول عبر الإنترنت إلى معالج كمومي ثنائي الكيوبت قابل للبرمجة بالكامل يعتمد على دوران الإلكترون.
  • أمازون براكيت هي منصة حوسبة كمومية سحابية تستضيفها AWS ، والتي توفر، اعتبارًا من يونيو 2025، إمكانية الوصول إلى أجهزة الكمبيوتر الكمومية التي طورتها شركات IonQ و Rigetti وIQM وQuEra. كما توفر براكيت بيئة لتطوير خوارزميات الكم ومحاكي لها.
  • Forge من QC Ware هي منصة حوسبة كمومية سحابية توفر الوصول إلى أجهزة D-Wave ، بالإضافة إلى محاكيات Google وIBM. تقدم المنصة فترة تجريبية مجانية لمدة 30 يومًا، تتضمن دقيقة واحدة من وقت الحوسبة الكمومية. [ 22 ]
  • Quantum-as-a-Service من Scaleway هي منصة سحابية أُنشئت عام 2022 [ 23 ] للوصول إلى أجهزة الكم الحقيقية من شركات IQM Quantum Computers وAlpine Quantum Technologies و Quandela و Pasqal . كما تتيح الوصول إلى برامج محاكاة مدعومة بوحدات معالجة الرسومات (GPU) مثل Aer وQsim وبرنامج المحاكاة الخاص بشركة Quandela.

مراجع

  1. ↑ "تجربة IBM Q" . quantumexperience.ng.bluemix.net . مؤرشف من الأصل بتاريخ 14 يونيو 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 مايو 2019 .
  2. ↑ "عرض توضيحي لبرنامج ريجيتي للحوسبة: الغابة" . يوتيوب . 31 يناير 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 3 فبراير 2021 .
  3. ↑ نغوين، إتش تي؛ كريشنان، بي؛ كريشناسوامي، دي؛ عثمان، إم؛ بويا، آر. (أبريل 2024). "الحوسبة السحابية الكمومية: مراجعة، مشاكل مفتوحة، وتوجهات مستقبلية". arXiv : 2404.11420 [ cs.ET ].
  4. ^ تشن شي. تشنغ بن. لي، تشاوكاي؛ ني، شينفانغ؛ يو، نينغكون؛ يونغ، مان هونغ؛ بنغ، شينخوا (2018). “التحقق التجريبي من التشفير للحوسبة السحابية الكمومية على المدى القريب”. أرخايف : 1808.07375 [ كم-ph ].
  5. ↑ "طلاب المرحلة الجامعية الأولى على السحابة باستخدام IBM Quantum Experience" . 9 يونيو 2016.
  6. ↑ فيدورتشينكو، سيرغي (8 يوليو 2016). "تجربة نقل كمومي لطلاب المرحلة الجامعية". arXiv : 1607.02398 [ quant-ph ].
  7. ↑ ألسينا، دانيال؛ لاتوري، خوسيه إغناسيو (11 يوليو 2016). "اختبار تجريبي لمتراجحات ميرمين على حاسوب كمومي بخمسة كيوبتات". مجلة Physical Review A. 94 ( 1) 012314. arXiv : 1605.04220 . Bibcode : 2016PhRvA..94a2314A . doi : 10.1103/PhysRevA.94.012314 . S2CID 119189277 . 
  8. ↑ ديفيت، سيمون ج. (29 سبتمبر 2016). "إجراء تجارب الحوسبة الكمومية في السحابة". مجلة Physical Review A. 94 ( 3) 032329. arXiv : 1605.05709 . Bibcode : 2016PhRvA..94c2329D . doi : 10.1103/PhysRevA.94.032329 . S2CID 119217150 . 
  9. ↑ لينكه، نوربرت م.؛ ماسلوف، ديمتري؛ روتيلر، مارتن؛ ديبناث، شانتانو؛ فيجات، كارولين؛ لاندسمان، كيفن أ.؛ رايت، كينيث؛ مونرو، كريستوفر (28 مارس 2017). "مقارنة تجريبية بين بنيتين للحوسبة الكمومية" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 114 (13): 3305-3310 . arXiv : 1702.01852 . Bibcode : 2017PNAS..114.3305L . doi : 10.1073/pnas.1618020114 . PMC 5380037. PMID 28325879 .  
  10. ↑ ووتون، جيمس (12 مارس 2017). "لماذا نحتاج إلى صنع ألعاب الكم" . ميديوم.
  11. ↑ qbraid.com
  12. ↑ qbraid.com/pricing
  13. ^ يورتيل، نيكولاس. فيريلاس، أندرياس؛ دي جلينياستي، جريجوار؛ لو بيهان، رافاييل؛ مالهيرب، سيباستيان؛ بيلهاس، مارسو؛ بيرتاسي، إريك؛ بوردونكل، بوريس؛ إميريو، بيير إيمانويل؛ مزهر، رواد؛ الموسيقى، لوكا؛ بيلاباس، نادية؛ فاليرون، بينوا؛ سينيلارت، باسكال؛ مانسفيلد، شين. سينيلارت ، جان (21 فبراير 2023). "بيرسيفال: منصة برمجية للحوسبة الكمومية الضوئية المتغيرة المنفصلة" . الكم . 7 931. أرخايف : 2204.00602 . بيب كود : 2023الكمية...7..931هـ . دوى : 10.22331/ف-2023-02-21-931 . S2CID 247922568 . 
  14. ↑ تشوي، تشارلز كيو. (9 سبتمبر 2020). "أول حاسوب كمي ضوئي على السحابة" . مجلة IEEE Spectrum .
  15. ↑ سميث، روبرت س.؛ كورتيس، مايكل ج.؛ زينغ، ويليام ج. (2016-08-10). "بنية عملية لمجموعة تعليمات الكم". arXiv : 1608.03355 [ quant-ph ].
  16. ↑ "الصفحة الرئيسية لـ IBM Q". 2025-06-01.{{cite web}}: مفقود أو فارغ |url=( مساعدة )
  17. ↑ "منصة IBM Quantum" . 2 أبريل 2009.
  18. ↑ "برنامج تعليمي حول تجربة IBM Q" .
  19. ↑ "الكم في السحابة" . bristol.ac.uk . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 يوليو 2017 .
  20. ↑ "ملعب الحوسبة الكمومية" . quantumplayground.net . تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 يوليو 2017 .
  21. ↑ "شركة QuTech تعلن عن Quantum Inspire، أول منصة حوسبة كمومية عامة في أوروبا" . quantumcomputingreport.com . 22 أبريل 2020. تاريخ الاطلاع: 5 مايو 2020 .
  22. ↑ لاردينوا، فريدريك (25 سبتمبر 2019). "ستتيح منصة QC Ware Forge للمطورين الوصول إلى أجهزة ومحاكيات الحوسبة الكمومية من مختلف الموردين" . TechCrunch . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 أكتوبر 2019 .
  23. ^ "الكم كخدمة (QaaS) - Quandela et Scaleway s'unissent pour démocratiser l'informatique quantique" . Scaleway.com . 17 نوفمبر 2022 . تم الاسترجاع 2022-11-17 .