A beginner's guide to quantum computing | Shohini Ghose

المترجم: Dalia Nour Eldeen المدقّق: Aseel A

Let's play a game.

دعونا نلعب لعبة.

Imagine that you are in Las Vegas,

تخيل أنك في لاس فيجاس،

in a casino,

في كازينو،

and you decide to play a game on one of the casino's computers,

وقررت أن تلعب لعبة في أحد حاسوبات الكازينو،

just like you might play solitaire or chess.

فقط مثل ما تلعب السوليتير أو الشطرنج.

The computer can make moves in the game, just like a human player.

يمكن للحاسوب أن يحدث حركات في اللعبة مثل اللاعب البشري.

This is a coin game.

هذه هي لعبة العملة المعدنية.

It starts with a coin showing heads,

تبدأ بإظهار صور العملة المعدنية،

and the computer will play first.

والحاسوب سوف يلعب أولًا.

It can choose to flip the coin or not,

يمكن أن يختار أن يرمي العملة المعدنية في الهواء أو لا،

but you don't get to see the outcome.

لكن لا يمكنك أن ترى النتيجة.

Next, it's your turn.

التالي، إنه دورك.

You can also choose to flip the coin or not,

يمكنك أن ترمي أيضًا العملة المعدنية في الهواء أو لا،

and your move will not be revealed to your opponent, the computer.

ولن يتم اكتشاف تحركك لخصمك، الحاسوب.

Finally, the computer plays again, and can flip the coin or not,

وأخيرًا، يلعب الحاسوب مرة أخرى، ويمكن أن يرمي العملة المعدنية أو لا،

and after these three rounds,

وبعد الثلاث مراحل،

the coin is revealed,

يتم كشف العملة،

and if it is heads, the computer wins,

وإذا الصور، يكسب الحاسوب،

if it's tails, you win.

وإذا الكتابة، تكسب أنت.

So it's a pretty simple game,

لذلك، هي لعبة بسيطة إلى حدٍ ما،

and if everybody plays honestly, and the coin is fair,

وإذ يلعب الجميع بصدق والعملة منصفة،

then you have a 50 percent chance of winning this game.

إذًا أنت لديك فرصة الربح في هذه اللعبة بنسبة 50 بالمائة.

And to confirm that,

ولكي تؤكد ذلك،

I asked my students to play this game on our computers,

طلبت من تلامذتي أن يلعبوا هذه اللعبة على حواسيبنا،

and after many, many tries,

وبعد محاولات عديدة، عديدة،

their winning rate ended up being 50 percent, or close to 50 percent,

ينتهي معدل مكسبهم ب 50 بالمائة أو يغلق بنسبة 50 بالمائة،

as expected.

كما هو متوقع.

Sounds like a boring game, right?

تبدو لعبة مملة، أليس كذلك؟

But what if you could play this game on a quantum computer?

ماذا لو استطعت أن تلعب هذه اللعبة على الحاسوب الكمي؟

Now, Las Vegas casinos do not have quantum computers,

الآن، لا تمتلك كازينوهات لاس فيجاس الحواسيب الكمية،

as far as I know,

كما أعلم،

but IBM has built a working quantum computer.

ولكن يعمل الحاسوب الشخصي على الحاسوب الكمي.

Here it is.

وها هي.

But what is a quantum computer?

ولكن ما هو الحاسوب الكمي؟

Well, quantum physics describes

حسنًا، تصف الفيزياء الكمية

the behavior of atoms and fundamental particles,

تعامل الذرات والجسيمات الأساسية،

like electrons and photons.

مثل الألكترونات والفوتونات.

So a quantum computer operates

لذلك، يعمل الحاسوب الكمي

by controlling the behavior of these particles,

بالتحكم في تعامل هذه الجسيمات،

but in a way that is completely different from our regular computers.

ولكن بطريقةٍ مختلفةٍ تمامًا عن حواسيبنا المنتظمة.

So a quantum computer is not just a more powerful version

لذلك، الحاسوب الكمي ليس فقط نسخة أكثر قوة

of our current computers,

عن حواسيبنا الحالية،

just like a light bulb is not a more powerful candle.

فقط مثل المصباح الكهربائي الذي لا يزيد عن قوة الشمعة.

You cannot build a light bulb by building better and better candles.

لا يمكنك أن تنشيء مصباح كهربائي بإنشاء أفضل وأفضل للشمع.

A light bulb is a different technology,

المصباح الكهربائي هو تقنية مختلفة.

based on deeper scientific understanding.

تعتمد على فهم علمي أعمق.

Similarly, a quantum computer is a new kind of device,

بشكل مشابه، الحاسوب الكمي هو نوع جديد من الأجهزة،

based on the science of quantum physics,

يعتمد على علم الفيزياء الكمية،

and just like a light bulb transformed society,

وفقط مثل المصباح الكهربائي الذي غير المجتمع،

quantum computers have the potential to impact

الحواسيب الكمية لديها القدرة على التأثير

so many aspects of our lives,

العديد من الجوانب في حياتنا،

including our security needs, our health care and even the internet.

تشمل احتياجات أمننا، العناية بصحتنا وحتى الإنترنت.

So companies all around the world are working to build these devices,

لذلك، تعمل جميع الشركات حول العالم على إنشاء هذه الأجهزة،

and to see what the excitement is all about,

ولكي تروا ما المثير عن كل هذا،

let's play our game on a quantum computer.

دعونا نلعب لعبة على الحاسوب الكمي.

So I can log into IBM's quantum computer from right here,

لذلك، يمكن أن نسجل الدخول إلى الحاسوب الشخصي للحاسوب الكمي من هنا،

which means I can play the game remotely,

والذي يعني أنه يمكنني لعب اللعبة عن بعد،

and so can you.

ويمكنكم كذلك أيضا.

To make this happen, you may remember getting an email ahead of time, from TED,

ولكي يحدث هذا، ربما تتذكرون الحصول على الإيميل مقدمًا، من TED،

asking you whether you would choose to flip the coin or not,

بطلب منكم إذا سوف تختارو أن ترموا العملة المعدنية في الهواء أو لا،

if you played the game.

إذا لعبتم اللعبة.

Well, actually, we asked you to choose between a circle or a square.

حسنًا، في الواقع، طلبنا منكم أن تختاروا بين الدائرة أو المربع.

You didn't know it, but your choice of circle meant "flip the coin,"

أنتم لا تعرفون هذا ولكن اختياركم للدائرة يعني "رمي العملة المعدنية في الهواء،"

and your choice of square was "don't flip."

وكان إختياركم للمربع "لا ترميها في الهواء."

We received 372 responses.

واستقبلنا 372 إجابة.

Thank you.

شكرًا لكم.

That means we can play 372 games against the quantum computer

وبهذه الوسائل يمكننا لعب 372 لعبة عكس الحاسوب الكمي

using your choices.

بإستخدام إختياراتك.

And it's a pretty fast game to play,

وهى لعبة سريعة إلي حدٍ ما أن تلعبها،

so I can show you the results right here.

لذلك، يمكنني أن أظهر لكم النتائج هنا.

Unfortunately, you didn't do very well.

للأسف، لم تبلوا بلاءً حسنًا.

(Laughter)

(ضحك)

The quantum computer won almost every game.

ربح الحاسوب الكمي تقريبًا في كل لعبة.

It lost a few only because of operational errors in the computer.

خسر فقط القليل بسبب الأخطاء التشغيلية في الحاسوب.

(Laughter)

(ضحك)

So how did it achieve this amazing winning streak?

لذلك، كيف حقق هذا المكسب المذهل المتتالي؟

It seems like magic or cheating,

يبدو مثل السحر أو الغش،

but actually, it's just quantum physics in action.

ولكن في الواقع، إنه فقط فعل الفيزياء الكمية.

Here's how it works.

وهنا كيف تعمل.

A regular computer simulates heads or tails of a coin as a bit,

يحاكي الحاسوب المنتظم الصور أو الكتابة للعملة المعدنية قليلًا،

a zero or a one,

صفر أو واحد،

or a current flipping on and off inside your computer chip.

أو يرمي حاليًا لأعلى أو لأسفل قطع داخل حاسوبك.

A quantum computer is completely different.

الحاسوب الكمي هو مختلف تمامًا.

A quantum bit has a more fluid, nonbinary identity.

بث الكم هو أكثر رشاقة، وحدة غير ثنائية.

It can exist in a superposition, or a combination of zero and one,

إنه يمكن أن يوجد في التطابق الجيولوجي، أو مزج بين الصفر والواحد،

with some probability of being zero and some probability of being one.

مع بعض الاحتمالية بأن يكون صفر وبعض الاحتمالية بأن يكون واحد.

In other words, its identity is on a spectrum.

بعبارات أخرى، إنها هوية مختلفة.

For example, it could have a 70 percent chance of being zero

على سبيل المثال، يمكن أن تكون فرصة كونها صفر 70 بالمائة

and a 30 percent chance of being one

وفرصة كونها واحد 30 بالمائة

or 80-20 or 60-40.

أو 80-20 أو 60-40.

The possibilities are endless.

الاحتمالات لا تنتهي.

The key idea here

الفكرة الرئيسية هنا

is that we have to give up on precise values of zero and one

هى أننا علينا أن نتناول القيمة الحقيقة للصفر والواحد

and allow for some uncertainty.

ونسمح لبعض الغموض.

So during the game,

لذلك، أثناء اللعبة،

the quantum computer creates this fluid combination of heads and tails,

ينشيء الحاسوب الكمي هذه الرشاقة التي تمزج بين الصور والكتابة،

zero and one,

صفر وواحد،

so that no matter what the player does,

لذلك، بغض النظر عما يفعله اللاعب،

flip or no flip,

أرميه في الهواء أو لا،

the superposition remains intact.

يبقى التراكب متماسك.

It's kind of like stirring a mixture of two fluids.

إنه نوع مثل مزج بين سائلين.

Whether or not you stir, the fluids remain in a mixture,

إذا تحركت أو لا، تبقى السوائل ممتزجه،

but in its final move,

ولكن في حركتها النهائية،

the quantum computer can unmix the zero and one,

يمكن للحاسوب الكمي عدم خلط الصفر والواحد

perfectly recovering heads so that you lose every time.

وتسترد الصور بشكل مثالي لكي تفقد دائمًا.

(Laughter)

(ضحك)

If you think this is all a bit weird, you are absolutely right.

إذا كنت تعتقد أن كل هذا غريب نوعًا ما، أنت محق تمامًا.

Regular coins do not exist in combinations of heads and tails.

لا توجد العملات المعدنية المنتظمة في تمازج بين الصور والكتابة.

We do not experience this fluid quantum reality

نحن لا نجرب حقيقة هذا السائل الكمي

in our everyday lives.

في حياتنا اليومية.

So if you are confused by quantum,

لذلك، إذا كنت في حيرة بشأن الكمية،

don't worry, you're getting it.

لا تقلق، سوف تفهمها.

(Laughter)

(ضحك)

But even though we don't experience quantum strangeness,

لكن حتى نحن لا نجرب القوة الكمية،

we can see its very real effects in action.

يمكن أن نرى فعل تأثيرها الفعًّال جدًا.

You've seen the data for yourself.

لقد رأيت البيانات لنفسك.

The quantum computer won

فاز الحاسوب الكمي

because it harnessed superposition and uncertainty,

لأنه استغل التراكب والغموض،

and these quantum properties are powerful,

وهذه الملكيات الكمية عظيمة،

not just to win coin games,

ليس فقط لكي تفوز بألعاب العملات المعدنية،

but also to build future quantum technologies.

لكن لكي تنشيء أيضًا التقنيات الكمية في المستقبل.

So let me give you three examples of potential applications

لذلك، دعوني أعطيكم ثلاثة أمثلة عن تطبيقات محتملة

that could change our lives.

والتي يمكن أن تغير حياتنا.

First of all, quantum uncertainty could be used to create private keys

أولًا، يمكن أن يستخدم الغموض الكمي في إنشاء المفاتيح الخاصة

for encrypting messages sent from one location to another

بالنسبة للرسائل المشفرة التي أرسلت من موقع واحد لآخر

so that hackers could not secretly copy the key perfectly,

لذلك، لا يستطيع المخترقون النسخ بسرية للمفتاح بشكل مثالي.

because of quantum uncertainty.

بسبب الغموض الكمي.

They would have to break the laws of quantum physics

قد ينتهكوا قوانين الفيزياء الكمية

to hack the key.

لكي يخترقون المفتاح.

So this kind of unbreakable encryption is already being tested by banks

لذلك، هذا النوع من التشفيرغير القابل للإختراق بالفعل تم إختباره بواسطة البنوك

and other institutions worldwide.

وفي المؤسسات الأخرى عالميًا.

Today, we use more than 17 billion connected devices globally.

اليوم، نستخدم أكثر من 17 مليار جهاز متصل عالميًا.

Just imagine the impact quantum encryption could have in the future.

فقط تخيل تأثير التشفير الكمي الذي قد يحدث في المستقبل.

Secondly, quantum technologies could also transform health care and medicine.

وثانيًا، التقنيات الكمية قد تُشكّل العناية الصحية والطبية.

For example, the design and analysis of molecules for drug development

على سبيل المثال، التصميم والتحليل للجزيئات لتطوير الأدوية

is a challenging problem today,

هو تحدي لمشكلة اليوم،

and that's because exactly describing and calculating

وهذا لأن الوصف والعد تمامًا

all of the quantum properties of all the atoms in the molecule

لكل الملكيات الكّمية لكل الذرات في الجزيء

is a computationally difficult task, even for our supercomputers.

يعد مهمة صعبة حسابيًا حتى في حواسيبنا السريعة.

But a quantum computer could do better,

ولكن قد يعمل الحاسوب الكمي بشكل أفضل،

because it operates using the same quantum properties

لأنه يعمل باستخدام الخصائص الكمية ذاتها

as the molecule it's trying to simulate.

كما يحاول الجزيء أن يقلد ذلك.

So future large-scale quantum simulations for drug development

لذلك، يحاكي المستقبل الكمي على نطاق واسع لتطوير الأدوية

could perhaps lead to treatments for diseases like Alzheimer's,

ربما يقود إلى وجود علاج للأمراض مثل الزهايمر،

which affects thousands of lives.

الذي يؤثر على حياة الآلاف.

And thirdly, my favorite quantum application

وثالثًا، تطبيقي المفضل عن الكمية

is teleportation of information from one location to another

هو نقل المعلومات عن بعد من موقع لآخر

without physically transmitting the information.

بدون نقل المعلومات فيزيائيًا.

Sounds like sci-fi, but it is possible,

يبدو مثل الخيال العلمي ولكنه ممكن،

because these fluid identities of the quantum particles

لأن هذه الهويات تتسم بسلاسة الجزيئات الكمية

can get entangled across space and time

والتي يمكن أن تتشابك مع الزمان والمكان

in such a way that when you change something about one particle,

وبهذه الطريقة التي عندما تغير شيئًا ما عن جسيم واحد،

it can impact the other,

يمكن أن تؤثر على الآخر،

and that creates a channel for teleportation.

وهذا ينشيء قناة للنقل عن بعد.

It's already been demonstrated in research labs

وهذا بالفعل مثبت في معامل البحث

and could be part of a future quantum internet.

وقد يكون جزءًا من مستقبل الإنترنت الكمي.

We don't have such a network as yet,

لا نمتلك شبكة إنترنت كهذه بعد،

but my team is working on these possibilities,

ولكن يعمل فريقي على هذه الإمكانيات،

by simulating a quantum network on a quantum computer.

بتقليد شبكة الإنترنت الكمية على الحاسوب الكمي.

So we have designed and implemented some interesting new protocols

لذلك، صممنا وطبقنا بعض البروتوكولات الجديدة الشيقة

such as teleportation among different users in the network

مثل الانتقال عن بعد بين المستخدمين في شبكة الانترنت

and efficient data transmission

ونقل البيانات بكفاءة

and even secure voting.

وحتى التصويت الآمن.

So it's a lot of fun for me, being a quantum physicist.

لذلك، إنه ممتع جدًا بالنسبة لي كوني عالمة فيزياء الكم.

I highly recommend it.

أرشحها جدًا.

(Laughter)

(ضحك)

We get to be explorers in a quantum wonderland.

سنكون مكتشفين في أرض العجائب الكمية.

Who knows what applications we will discover next.

من يعرف ما التطبيقات التي سنكتشفها لاحقًا.

We must tread carefully and responsibly

يجب أن نخطو بحرص ومسؤولية

as we build our quantum future.

لأننا نبني مستقبلنا الكمي.

And for me, personally,

وبالنسبة لي، شخصيًأ،

I don't see quantum physics as a tool just to build quantum computers.

لا أر الفيزياء الكمية فقط كأداة لبناء الحواسيب الكمية.

I see quantum computers as a way for us to probe the mysteries of nature

أر الحواسيب الكمية كطريقة بالنسبة لنا لكي نستكشف الطبيعة الغامضة

and reveal more about this hidden world outside of our experiences.

ونكشف أكثر عن هذا العالم الخفي خارج خبراتنا.

How amazing that we humans,

كم رائع أننا بشر،

with our relatively limited access to the universe,

بدخولنا المحدود نسبيًا إلى العالم،

can still see far beyond our horizons

ولا زال يمكن أن نرى بعيدًا ما يتجاوز الآفاق

just using our imagination and our ingenuity.

فقط بإستخدام خيالنا وإبداعنا.

And the universe rewards us

والعالم يكافئنا

by showing us how incredibly interesting and surprising it is.

بإظهار لنا كيف أنها شيقة ومدهشة بشكل لا يصدق.

The future is fundamentally uncertain,

المستقبل يعتبر أساسيات غير مؤكدة،

and to me, that is certainly exciting.

وبالنسبة لي هذا بالتأكيد مثير.

Thank you.

شكرًا لكم.

(Applause)

(تصفيق)