اليوم هو على نطاق واسع اعترف بأن مستقبل الحوسبة سوف يشمل عالم الكم. تعمل شركات مثل Google، وMicrosoft، وIBM، وعدد قليل من الشركات الناشئة ذات التمويل الجيد، على بناء أجهزة كمبيوتر كمومية بشكل محموم وتطالب بشكل روتيني بالتقدم الذي يبدو أنه يجعل هذه التكنولوجيا الغريبة والمغيرة للعالم في متناول اليد. في عام 1979، كان كل هذا غير وارد. لكن في ذلك الصيف، التقى عالمان في المحيط الأطلسي قبالة ساحل بورتوريكو، وأدت محادثتهما المائية إلى مجموعة من الأعمال التي خلقت نظرية المعلومات الكمومية. وبمعنى أوسع، ساعدت مساهماتهم في إدخال علوم الكمبيوتر إلى العصر الكمي.
هؤلاء العلماء الذين غمرتهم المياه، تشارلز بينيت وجيل براسارد، هم الآن أحدث الحاصلين على جائزة ACM AM Turing، وهي جائزة نوبل في هذا المجال.
حتى ذلك الاجتماع عام 1979، كان هناك انفصال بين علم المعلومات والفيزياء. وقد شهد هذا المجال الأخير اضطرابًا في أوائل القرن العشرين عندما اكتشف الفيزيائيون ميكانيكا الكم، وهو تفسير أعمق لكيفية عمل الكون والذي حل محل الفيزياء الكلاسيكية لإسحاق نيوتن. ومع ذلك، فإن علوم الكمبيوتر لم تأخذ في الاعتبار العالم الكمي، باستثناء الاضطرار إلى التعامل مع تأثيراته على الرقائق الصغيرة، حيث كان لسلوك الإلكترونات صلة بالموضوع.
يوضح بينيت: “في الخمسينيات والثمانينيات من القرن الماضي، اعتقد الناس أن التأثيرات الكمومية تحدث في أشياء صغيرة جدًا وكمصدر للضوضاء، وكان عليك فهم نظرية الكم لبناء الترانزستورات”. “لقد اعتقد الناس أن ميكانيكا الكم مصدر إزعاج.” اكتشف هو وبروسارد أساليب – مثل رمي العملة الكمومية والتشابك الكمي – التي حولت المعوقات الملموسة للواقع الكمي إلى أداة قوية.
في وقت لقائهما، كان بينيت عند مفترق طرق وظيفي؛ لقد انضم إلى شركة IBM في عام 1973، لكنه أخذ استراحة لمدة سنوات من النشر الأكاديمي. أحد مصادر الانبهار المستمر كانت فكرة شاركها زميله في الكلية، ستيفن ويزنر، وهي أن استخدام شكل كمي من التشفير يمكن أن يتيح الحصول على أموال رقمية لا يمكن تزويرها. (نعم، تصور وايزنر العملة المشفرة في أواخر الستينيات!) في مؤتمر عام 1979، رأى بينيت أن متخصصًا في التشفير يُدعى براسارد كان حاضرًا – كان قد أكمل للتو أطروحته حول تشفير المفتاح العام – وحدد موقعه في الخارج.
أخبرني بروسارد: “كنت أسبح على الشاطئ عندما اقترب مني شخص غريب تمامًا وبدأ يخبرني أن صديقًا له اكتشف أنه يمكننا استخدام ميكانيكا الكم لعمل أوراق نقدية بأسعار معقولة من العدم”. “لو كنت على أرض ثابتة لركضت للنجاة بحياتي، لكنني كنت محاصراً في المحيط، فاستمعت بأدب”. على الرغم من أن براسارد لم يكن لديه اهتمام سابق بالفيزياء، إلا أنه كان مفتونًا بهذا النهج، ونشر الثنائي في النهاية نظرية تسمى BB84، مما أدى بشكل أساسي إلى إنشاء بديل لتشفير المفتاح العام الكلاسيكي استنادًا إلى ما أصبح فيما بعد نظرية المعلومات الكمومية. وفجأة، أصبح عالم الكم مصدرًا للحلول، إذا تمكن العلماء من اختراع الآليات اللازمة لتحقيق ذلك. وكما قال يانيس يوانيديس – رئيس ACM، التي تمنح جائزة تورينج – في بيان له: “لقد غيّر بينيت وبراسارد فهمنا للمعلومات نفسها بشكل جذري”.
يبذل كلا العالمين قصارى جهدهما ليقولا إن عملهما الأصلي لم يؤد مباشرة إلى التدافع الحالي لبناء أجهزة كمبيوتر كمومية. يشير بينيت إلى أنه في مؤتمر عُقد عام 1981 في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، أوضح الفيزيائي الأسطوري ريتشارد فاينمان أنه بما أن الطبيعة كمومية، فمن المحتمل أن بعض الوظائف الحسابية يجب أن يتم إجراؤها بواسطة كمبيوتر كمي. كما ينسب الفضل إلى الفيزيائي ديفيد دويتش في الأفكار الرئيسية حول أجهزة الكمبيوتر الكمومية. أصبح بينيت وبراسارد جزءًا من هذا الجهد.
يقول براسارد: “لقد تم اختراع الحوسبة الكمومية بشكل مستقل عنا، ولكننا قفزنا إليها بعد ذلك”. “كنت أول شخص يصمم دائرة كمومية للقيام بالنقل الآني الكمي.” إن عمل براسارد وبينيت في مجال النقل الآني، رغم أنه لا يزال في مرحلة تجريبية، أصبح الآن جزءًا من المعرفة الكمومية. وقال براسارد: “في يوم من الأيام، سوف تغذي الإنترنت الكمومي”.
