أثبت العلماء أن حتى الحواسيب الكمومية المتقدمة قد تفشل في تحديد بعض المراحل الكمومية الغريبة للمادة، واصفين إياها بـ'سيناريو كابوسي'. يكشف هذا الاكتشاف عن حدود محتملة في الحوسبة الكمومية رغم وعودها. البحث، الذي قاده توماس شوستر في كالتيك، يربط بين علم المعلومات الكمومية وأساسيات الفيزياء.
تعد الحواسيب الكمومية بأن تحل المشكلات المعقدة بشكل أسرع من الآلات الكلاسيكية، لكن دراسة جديدة تكشف عن سيناريوهات قد تفشل فيها بشكل دراماتيكي. قام توماس شوستر في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا وزملاؤه بتحليل رياضي لمهمة تتلقى فيها الحاسوب الكمومي قياسات لحالة كمومية ويجب أن يحدد مرحلتها. بالنسبة للمواد اليومية مثل الماء، يسهل تمييز المراحل مثل الصلب أو السائل. ومع ذلك، بالنسبة للمراحل الكمومية الغريبة —أقارب الثلج والماء التي تشمل مراحل 'طوبولوجية' مع تيارات كهربائية غير عادية— تصبح الحوسبة مستحيلة الطلب.
أثبت الفريق أنه في هذه الحالات، قد يحتاج الحاسوب الكمومي إلى مليارات أو تريليونات السنين لإكمال الحساب، مشابهًا لتجربة تعمل على تشغيل أداة لعصور. يصف شوستر هذه بأنها 'سيناريو كابوسي سيكون سيئًا جدًا إذا ظهر. ربما لا يظهر، لكن يجب أن نفهمه بشكل أفضل.' يؤكد أن مثل هذه المراحل غير محتملة في التجارب الواقعية مع المواد أو الأجهزة الكمومية، مما يضع العمل كتشخيص للفجوات في نظرية الحوسبة الكمومية بدلاً من عقبة عملية.
يرى بيل فيفيرمان في جامعة شيكاغو هذا كرؤية أوسع: 'قد يكون هذا يقول شيئًا عن حدود الحوسبة بشكل عام، أن على الرغم من تحقيق تسريعات دراماتيكية لمهام محددة معينة، سيكون هناك دائمًا مهام لا تزال صعبة جدًا حتى للحواسيب الكمومية الفعالة.' تربط الدراسة بين علم المعلومات الكمومية المستخدم في التشفير، وفيزياء جوهر المادة، مما قد يتقدم كلا المجالين. في المستقبل، يخطط الباحثون لفحص مراحل كمومية أكثر طاقة وإثارة، والتي تطرح تحديات حوسبية أكبر.
تفصل النتائج في مسودة أولية على arXiv (DOI: 10.48550/arXiv.2510.08503).