معجم حوسبة الكم

الحوسبة الكمومية الآنية (أو الادياباتية) هي نموذج من الحوسبة الكمومية يُنفذ عبر تطوير بطيء للنظام الكمومي من حالة أرضية معروفة إلى حالة نهائية تمثل حلًا لمسألة حسابية، دون إثارة النظام إلى حالات طاقية أعلى أثناء العملية.

السعة في الحوسبة الكمية هي العدد المركب المرتبط بكل حالة محتملة للنظام الكمومي، حيث يحدد مربع مقداره احتمال الحصول على هذه الحالة عند القياس، مع احتفاظه بمعلومات الطور المهمة لسلوك التراكب والتداخل.

الحوسبة الكمومية التناظرية هي نمط من الحوسبة الكمومية تُستخدم فيه أنظمة كمومية حقيقية لمحاكاة أنظمة كمومية أخرى بطريقة مباشرة، مستمرة، وغير مقسمة إلى بوابات، وهو ما يجعلها مناسبة لمحاكاة فيزياء الكم بدقة عالية.

الأنسيلا (أو الكيوبت المساعد) هو كيوبت إضافي يُدرج ضمن الدائرة الكمومية لدعم تنفيذ العمليات، مثل تصحيح الأخطاء الكمومية، تنفيذ القياسات غير المباشرة، أو بناء بوابات مركبة، دون أن يكون جزءًا مباشرًا من المعلومات الأساسية التي يتم معالجتها.

التلدين الكمومي هو تقنية لحل مسائل التحسين combinatorial optimization عبر تطوير بطيء لحالة النظام الكمومي من دالة طاقة أولية بسيطة إلى دالة طاقة نهائية تمثل المسألة المستهدفة، بحيث يبقى النظام في الحالة الأرضية طوال العملية ويصل إلى الحل الأمثل تلقائيًا عند نهاية التفاعل.

"أنساتز" هو شكل محدد ومُفترض للدالة الموجية الكمومية يُستخدم كنقطة انطلاق في الخوارزميات الكمومية التغيرية (Variational Quantum Algorithms) مثل VQE وQAOA، بهدف تقريب الحالة الكمومية المثلى التي تمثل حل المسألة.

الأنيونات هي نوع من الجسيمات الكمومية التي تظهر في الأنظمة ثنائية الأبعاد وتتميز بإحصاءات كمومية تختلف عن البوزونات والفرميونات التقليدية. عند تبادل مكان جسيمَين من نوع أنيون، تتغير دالة الحالة الكمومية للنظام بشكل غير تقليدي، وهي خاصية تُستخدم كأساس لبناء كيوبتات طوبولوجية مقاومة للأخطاء في نماذج الحوسبة الكمومية.

الدوران التعسفي لكيوبت مفرد هو عملية كمومية تُطبق على كيوبت واحد بحيث تُدوّره حول محور معين (عادةً أحد محاور x أو y أو z في كرة بلوخ) بزاوية مخصصة، مما يسمح بتوليد أي حالة كمومية ممكنة لهذا الكيوبت.

ظاهرة في تدريب الدوائر أو الخوارزميات الكمية التغايرية، تصبح فيها تدرجات دالة الكلفة صغيرة جدًا أو تقترب من الصفر، مما يجعل تحسين النموذج باستخدام خوارزميات التحسين المعتمدة على التدرج بالغ الصعوبة، خاصة مع ازدياد عدد الكيوبتات أو عمق الدائرة.

بروتوكول توزيع المفاتيح الكمومية الأول والأشهر، طوّره تشارلز بينيت وجيل براسار عام 1984. يعتمد على ترميز البتات في قطبية الفوتونات بأحد أساسَين عشوائيَّين، بحيث أن أي محاولة تنصّت تُحدث اضطراباً إحصائياً قابلاً للكشف.

متباينة بيل هي قيد رياضي على الارتباطات بين نتائج قياسات يجريها طرفان أو أكثر متباعدون مكانيًا. ويجب أن تحقق هذه الارتباطات ذلك القيد إذا كان من الممكن تفسيرها بواسطة نظرية محلية ذات متغيرات خفية، وفق افتراضات تجربة بيل المستخدمة. وتتنبأ ميكانيكا الكم بأن بعض القياسات المُجراة على حالات متشابكة يمكن أن تنتج ارتباطات تنتهك هذا القيد. ويعني الانتهاك المؤكد تجريبيًا أن النتائج لا يمكن تفسيرها بواسطة نموذج محلي للمتغيرات الخفية يحقق افتراضات الاختبار، ولا يعني بالضرورة استبعاد جميع صور المتغيرات الخفية أو جميع تفسيرات ميكانيكا الكم.

حالات بيل هي أربع حالات كمومية قياسية لكيوبتين تمثّل أقصى درجات التشابك الكمومي، وتُعد أبسط أمثلة التشابك وأوضحها. وتُكوّن هذه الحالات أساسًا متعامدًا لفضاء الكيوبتين، وهي: ⁺Φ = (｜00⟩ + ｜11⟩)/√2، ⁻Φ = (｜00⟩ − ｜11⟩)/√2، ⁺Ψ = (｜01⟩ + ｜10⟩)/√2، ⁻Ψ = (｜01⟩ − ｜10⟩)/√2. والسمة الجوهرية لها أن قياس أحد الكيوبتين يحدّد فورًا نتيجة قياس الآخر مهما بعدت المسافة بينهما. وتُولّد عمليًا بتطبيق بوابة هادامارد ثم بوابة CNOT، وهي ركيزة في النقل الكمومي وتبادل التشابك والتشفير الكمومي.

خوارزمية كمومية تحدد سلسلة ثنائية سرية s مؤلفة من n بت بتطبيق استعلام كمومي واحد لدالة Oracle تحسب f(x) = s·x (mod 2)، بينما يحتاج أي خوارزمية كلاسيكية إلى n استعلام.

كرة بلوخ هي تمثيل هندسي لحالة الكيوبت المفرد على سطح كرة وحدة؛ إذ تُمثّل كل حالة نقيّة للكيوبت بنقطة على سطح الكرة تُحدّدها زاويتان (θ و φ). تقع الحالتان الأساسيتان |0⟩ و |1⟩ عند القطبين الشمالي والجنوبي، بينما تقع حالات التراكب المتوازن (مثل |+⟩ و |−⟩) على خط الاستواء. وتُوفّر هذه الأداة تصورًا بصريًا جد مفيد: فالبوابات الكمومية أحادية الكيوبت تُقابِل دورانًا للنقطة على سطح الكرة. ويقتصر هذا التمثيل على الكيوبت الواحد ولا يمتد مباشرة إلى الأنظمة المتعددة الكيوبتات. المصدر: Microsoft Azure Quantum — The Qubit in Quantum Computing. https://learn.microsoft.com/en-us/azure/quantum/concepts-the-qubit

BQP هي فئة في نظرية تعقيد الحوسبة الكمومية تتضمن جميع المشكلات التي يمكن حلها بواسطة خوارزمية كمومية خلال وقت متعدد الحدود بالنسبة لحجم المُدخل، مع احتمال خطأ لا يتجاوز حدًا ثابتًا (مثل 1/3)، ويمكن تقليله بتكرار التنفيذ.

هو مقياس لزمن تشغيل الدائرة الكمومية، ويُعرَّف بأنه أطول مسار من البوابات المنطقية المتتالية التي يجب تشغيلها تتابعًا من بداية الدائرة إلى نهايتها.

مقياس يُعبّر عن التكلفة الحوسبية الإجمالية والتعقيد البنيوي للدائرة الكمومية. يُعرَّف حجم الدائرة هندسيًا بأنه إجمالي عدد البوابات الكمومية التي يتم تطبيقها على الكيوبتات منذ لحظة التهيئة وحتى نهاية الحساب. وفي كثير من السياقات التحليلية، يُنظر إلى الحجم كحاصل ضرب البُعدين الأساسيين للدائرة: اتساع الدائرة (عدد الكيوبتات) في عمق الدائرة (عدد الخطوات الزمنية).

هو مقياس يُعبّر عن الحجم المكاني للدائرة الكمومية، ويُعرَّف بأنه إجمالي عدد الكيوبتات (Qubits) المستخدمة لتنفيذ الخوارزمية الكمومية.

تقنية لتخفيف الأخطاء الكمومية تعتمد على تدريب نموذج انحدار باستخدام دوائر من فئة كليفورد، التي يمكن محاكاتها بكفاءة على الحاسوب التقليدي، ثم استخدام هذا النموذج لتصحيح نتائج الدوائر الكمومية الأكثر تعقيدًا.

فرع من التشفير ما بعد الكمومي يعتمد أمانه على صعوبة فك ترميز رمز خطي عشوائي (Syndrome Decoding Problem). أقدم مثال هو نظام McEliece عام 1978.

الاتساق الكمومي هو خاصية في الأنظمة الكمومية تعبّر عن قدرة الكيوبت على البقاء في حالة تراكب كمومي لفترة من الزمن، دون أن يتعرض للانهيار أو الت decoherence بسبب التفاعل مع البيئة. تقاس هذه الخاصية عبر زمن الاتساق (coherence time)، وهي عامل حاسم في كفاءة الحوسبة الكمومية.

هو مقياس يُعبّر عن النافذة الزمنية أو المدة التي يستطيع فيها الكيوبت المادي الاحتفاظ بحالته الكمومية المتراكبة أو المتشابكة قبل أن يتفاعل مع البيئة المحيطة به ويتحلل.

تداخل التحكم هو تداخل غير مقصود ينشأ عندما تتسرب نبضة التحكم الموجّهة لضبط كيوبت معيّن (كنبضة الميكروويف الخاصة ببوابة أحادية الكيوبت أو نبضة التحكم بالتدفق المغناطيسي) عبر الأسلاك والدوائر الكلاسيكية الناقلة لإشارات التحكم، لتصل جزئيًا إلى كيوبتات مجاورة وتُحدث فيها إزاحة غير مرغوبة في ترددها أو طورها أو حالتها.

بوابة النفي المتحكّم بها (CNOT) هي بوابة كمومية ثنائية الكيوبت تعمل على كيوبت تحكّم وكيوبت هدف: تقلب حالة كيوبت الهدف (0↔1) إذا كان كيوبت التحكّم في الحالة |1⟩، وتتركه دون تغيير إذا كان في الحالة |0⟩. وهي أهم البوابات المولّدة للتشابك، فعند تطبيقها على كيوبت تحكّم في حالة تراكب تنتج حالة متشابكة (مثل حالات بِل). وتُعد ركيزة أساسية؛ إذ أن أي حساب كمومي يمكن تحقيقه بجمع بوابات CNOT مع بوابات أحادية الكيوبت (مجموعة شاملة). المصدر: Microsoft Azure Quantum — Multiple-qubit Operations. https://learn.microsoft.com/en-us/azure/quantum/concepts-multiple-qubits

المعايرة عبر الإنتروبيا المتقاطعة (Cross-Entropy Benchmarking) هي تقنية تُستخدم لتقييم أداء المعالجات الكمومية من خلال مقارنة التوزيع الإحصائي للمخرجات الناتجة عن دائرة كمومية حقيقية مع التوزيع المثالي المتوقع نظريًا، ويُقاس الأداء بدالة خسارة إنتروبية تُظهر مدى تطابق المعالج الفعلي مع النموذج المثالي.

التبريد الفائق (Cryogenic Cooling) هو عملية خفض درجة حرارة المعالجات الكمومية إلى مستويات قريبة من الصفر المطلق (حوالي 15 ميلي كلفن)، وذلك للحد من الضوضاء البيئية والاهتزازات الحرارية، وضمان استقرار الحالات الكمومية (التراكب والاتساق) في الكيوبتات.

جهاز ميكانيكي وفيزيائي مُحكم العزل، يُستخدم للحفاظ على درجات حرارة منخفضة للغاية وقريبة من الصفر المطلق (0 Kelvin)، بهدف توفير بيئة حرارية مستقرة تسمح بدراسة وتشغيل الظواهر الميكانيكية الكمومية الحساسة.

معيار NIST الرسمي (FIPS 204، 2024) للتوقيع الرقمي المقاوم للحواسيب الكمومية، يعتمد على صعوبة مسألة Module-LWE/Module-SIS. الخيار الأساسي الموصى به بين معايير التوقيع الكمومي.

المقاومة للحواسيب الكمومية، يعتمد على صعوبة مسألة Module-LWE. يُستخدم لتأمين تبادل المفاتيح في بروتوكولات TLS والاتصالات الآمنة.

أسلوب في التعلم الآلي الكمي تُعاد فيه ترميز البيانات وإدخالها إلى الدائرة الكمية عدة مرات عبر طبقات مختلفة، بهدف زيادة القدرة التعبيرية للنموذج وتحسين أدائه في تعلم الأنماط المعقدة.

فقدان الترابط الكمومي هو فقدان النظام الكمومي لخصائصه الكمومية (التراكب والتشابك) نتيجة تفاعله غير المتحكّم فيه مع البيئة المحيطة، مما يجعله يسلك سلوكًا شبه كلاسيكي. وتقنيًا هو تلاشي «التماسكات» (العناصر غير القطرية) في مصفوفة الكثافة عند التعبير عنها في أساس معيّن، فتتحول الحالة من تراكب مترابط إلى خليط إحصائي. وهو السبب الرئيس لصعوبة بناء الحواسيب الكمومية والدافع وراء تصحيح الأخطاء والتبريد الفائق وعزل الكيوبتات، ويُقاس بأزمنة الترابط T1 و T2. المصدر: Zurek, W. H. (2003). Decoherence, einselection, and the quantum origins of the classical. Reviews of Modern Physics 75, 715. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.75.715

أداة رياضية تُمثّل الحالة الكمومية لنظام قد يكون في مزيج إحصائي من حالات نقية متعددة. تُعبَّر عنها بمصفوفة ρ موجبة المعرفة بأثر يساوي 1. الحالات النقية تستوفي ρ² = ρ

فقدان التماسك الطوري هو تدهور العلاقة الطورية المنتظمة بين مكونات التراكب الكمومي. ويظهر، في أساس محدد، على هيئة انخفاض في العناصر غير القطرية لمصفوفة الكثافة. أما فقدان التماسك الطوري الخالص فيترك العناصر القطرية، التي تمثل احتمالات حالات الأساس، دون تغيير ولا يتطلب انتقالًا للطاقة بين الكيوبت والبيئة. وتُستخدم قناة تخميد الطور بوصفها نموذجًا رياضيًا شائعًا لتمثيل هذه العملية.

خوارزمية دويتش خوارزمية كمومية بسيطة طرحها ديفيد دويتش عام 1985، تحدّد ما إذا كانت دالة مجهولة f من {0,1} إلى {0,1} ثابتة (تُعيد الناتج نفسه للمدخلين) أو متوازنة (تُعيد ناتجين مختلفين)، باستخدام استعلام كمومي واحد فقط للدالة، في حين تحتاج أي خوارزمية كلاسيكية إلى استعلامين في أسوأ الحالات. وتعمل الخوارزمية بترميز الدالة في بوابة وحدوية (Oracle)، ثم تهيئة تراكب عبر بوابة هادامارد على كيوبت المدخل وكيوبت مساعد في الحالة |−⟩، وتطبيق بوابة الوحي، ثم قياس كيوبت المدخل في أساس هادامارد؛ إذ يكشف التداخل بين المسارات الحسابية عن الخاصية الكلية للدالة f دون كشف قيم الناتج الفردية.

مراكز الشواغر في الألماس هي عيوب بلورية هندسية في شبكة الألماس يُزال فيها ذرة كربون وتُستبدل بذرة نيتروجين، مما يُنتج حالة إلكترونية يمكن التحكم بها وقراءتها كموميًا، وتُستخدم كمنصة لبناء كيوبتات في أنظمة الحوسبة الكمومية والاستشعار الكمومي.

الحوسبة الكمومية الموزعة هي نموذج من نماذج الحوسبة الكمومية حيث يتم توزيع المهام أو الحالات الكمومية على عدة أنظمة كمومية مستقلة ومتصلة عبر شبكات كمومية، بهدف تنفيذ عمليات حسابية مشتركة أو تسريع المهام المعقدة التي لا يمكن تنفيذها على جهاز منفرد.

فك الارتباط الديناميكي هو أسلوب في الحوسبة الكمومية يُستخدم لحماية الكيوبتات من فقدان الاتساق (Decoherence) الناتج عن التفاعل مع البيئة، وذلك من خلال تطبيق تسلسلات محددة من النبضات الكمومية التي تُلغي أو تقلل أثر هذه التفاعلات.

مقياس يعبّر عن السعة الفعلية للنموذج الكمي وقدرته على تمثيل البيانات وتعلّمها، مع الأخذ في الاعتبار بنية النموذج وتوزيع البيانات، وليس عدد معلماته فقط.

الحالة الذاتية في ميكانيكا الكم هي حالة كمومية يكون فيها للنظام قيمة محددة (قابلة للقياس) لملاحظة معينة، مثل الطاقة أو الزخم أو الموضع. عند إجراء قياس لهذه الملاحظة، تكون النتيجة مساوية للقيمة الذاتية المرتبطة بهذه الحالة، ويبقى النظام في نفس الحالة بعد القياس.

القيمة الذاتية هي القيمة الناتجة عن قياس ملاحظة في حالة كمومية تكون حالة ذاتية لذلك المؤثر. تمثل هذه القيمة نتيجة القياس المحتملة والتي تظل ثابتة عندما يكون النظام في الحالة الذاتية المرتبطة بها.

التشابك الكمومي هو ظاهرة في ميكانيكا الكم يتم فيها ربط حالتين أو أكثر من الجسيمات الكمومية بطريقة تجعل حالة أحدها تعتمد على حالة الآخر، مهما بلغت المسافة بينهما، بحيث لا يمكن وصف حالة أي جسيم بمفرده دون الإشارة إلى الآخر.

إنتروبيا التشابك هي مقياس رياضي يستخدم لتحديد مدى الترابط الكمومي بين جزأين أو أكثر من نظام كمومي. إذا كان النظام متشابكًا بشدة، تكون قيمة الإنتروبيا عالية، وإذا لم يكن هناك تشابك، تكون الإنتروبيا صفرًا.

تنقية التشابك هي عملية تُستخدم في الأنظمة الكمومية لتحسين جودة التشابك بين أزواج من الكيوبتات التي تأثرت بالضوضاء أو التحلل أثناء النقل، وذلك من خلال استغلال نسخ متعددة من الأزواج المتشابكة لإنتاج زوج جديد بجودة أعلى من التشابك.

تبديل التشابك هو عملية تُستخدم في ميكانيكا الكم لإنشاء تشابك كمومي بين جسيمين لم يتفاعلا من قبل، وذلك عن طريق التلاعب بجسيمات أخرى كانت متشابكة معهما. هذه التقنية أساسية في شبكات الكم والاتصالات الكمومية.

متلازمات الخطأ هي مجموعات من القيم التي يتم الحصول عليها من قياسات مخصصة في أنظمة تصحيح الأخطاء الكمومية، وتُستخدم لتحديد نوع وموقع الخطأ الحاصل على الكيوبتات دون الحاجة إلى قياس الحالة الكمومية نفسها.

مسودة معيار NIST (FIPS 206، قيد الإقرار — قُدّمت المسودة في أغسطس 2025) للتوقيع الرقمي، تعتمد على صعوبة مسألة الشبكات الدائرية NTRU، وتتميز بأصغر حجم للتواقيع بين جميع معايير PQC (نحو 666 بايت لـ FN-DSA-512).

التحمل للخطأ هو قدرة النظام الكمومي على تنفيذ الخوارزميات الكمومية بدقة، حتى في حال حدوث أخطاء على مستوى الكيوبتات أو البوابات الكمومية، وذلك باستخدام تقنيات تصحيح الأخطاء الكمومية وبنى منطقية مقاومة للضوضاء.

الدقة الكمومية (Fidelity) هي مقياس رياضي يُستخدم لتحديد مدى تطابق حالتين كموميتين. إذا كانت الحالتان متطابقتين تمامًا، تكون الدقة 1. وإذا كانتا متعامدتين (completely distinguishable)، تكون الدقة 0.

التحويل الفورييه الكسري هو تعميم رياضي لتحويل فورييه، يُتيح تمثيل الإشارات وتحليلها على مراحل متوسطة بين النطاق الزمني والترددي. في السياق الكمومي، يُستخدم هذا التحويل لتحليل ومعالجة الحالات الكمومية في تطبيقات مثل قياس الطور ومعالجة الإشارات الكمومية.

كيوبت مساعد في بعض رموز تصحيح الأخطاء الكمومية، يمثل درجات حرية داخلية لا تحمل معلومات منطقية مباشرة، ويُستخدم لتبسيط عمليات كشف الأخطاء وتصحيحها.

حالة الرسم البياني الكمومي هي حالة كمومية متعددة الكيوبتات يكون فيها كل كيوبت متشابكًا مع غيره بناءً على بنية رسم بياني محددة، حيث تمثل الرؤوس كيوبتات والحواف عمليات التشابك. تُستخدم هذه الحالة في الحوسبة الكمومية القائمة على القياس (Measurement-Based Quantum Computing).

حالة غرينبرغر–هورن–زايلنغر، أو حالة GHZ، هي حالة كمومية ذات تشابك حقيقي بين ثلاثة أنظمة كمومية أو أكثر. وفي صورتها القياسية المكوّنة من n كيوبت، تكون الحالة تراكبًا متماسكًا ومتساويًا بين احتمال أن تكون جميع الكيوبتات في الحالة |0⟩ واحتمال أن تكون جميعها في الحالة |1⟩. ولا يمكن فصل الحالة إلى حالتين مستقلتين عند تقسيم الكيوبتات إلى أي مجموعتين؛ ولذلك فإن التشابك فيها خاصية جماعية للنظام كله. كما تنتج حالة GHZ ارتباطات تسمح بإظهار تعارض مباشر بين ميكانيكا الكم والنظريات المحلية ذات المتغيرات الخفية دون الحاجة إلى استخدام متباينة بيل.

خوارزمية جروفر هي خوارزمية كمومية وضعها لوف جروفر عام 1996 للبحث في قاعدة بيانات غير مرتّبة، تجد العنصر المطلوب بعدد من الخطوات يتناسب مع الجذر التربيعي لعدد العناصر (√N)، بدلاً من N/2 في البحث الكلاسيكي، أي تسريع تربيعي. وتعمل بتجهيز تراكب متساوٍ لكل الاحتمالات، ثم تكرار خطوتين (بوابة «الوحي» التي تُعلّم الحل، ثم «الانعكاس حول المتوسط») لتضخيم احتمال الحل الصحيح تدريجيًا (amplitude amplification). ولها تطبيقات واسعة في البحث والتحسين والتحليل التشفيري. المصدر: Grover, L. K. (1996). A fast quantum mechanical algorithm for database search. STOC '96, 212–219. https://doi.org/10.1145/237814.237866

بوابة هادامارد (H) هي بوابة كمومية أحادية الكيوبت تحوّل الحالتين الأساسيتين إلى حالتي تراكب متوازن: فتنقل |0⟩ إلى |+⟩ = (|0⟩+|1⟩)/√2، و |1⟩ إلى |−⟩ = (|0⟩−|1⟩)/√2. وهي من أكثر البوابات ورودًا؛ إذ تُستخدم لإنشاء التراكب وتبديل أساس القياس بين أساس Z وأساس X، وهي أولى الخطوات في معظم الخوارزميات الكمومية (مثل خوارزميتي دويش-جوزا وجروفر). وتتميّز بأنها نقيض نفسها (تطبيقها مرتين يعيد الحالة الأصلية). المصدر: Microsoft Azure Quantum — The Qubit in Quantum Computing. https://learn.microsoft.com/en-us/azure/quantum/concepts-the-qubit

المؤثر الهاملتوني هو مؤثر هيرميتي (Hermitian) يُمثّل الطاقة الكلية للنظام الكمومي وتفاعلاته الداخلية، وهو المؤثر الذي يولّد تطور حالة النظام مع الزمن وفق معادلة شرودنغر. عندما لا يعتمد الهاملتوني على الزمن، تُمثّل متجهاته الذاتية (eigenvectors) حالات الطاقة المحددة (eigenstates) للنظام، بينما تُعطي قيمه الذاتية (eigenvalues) قيم الطاقة الممكنة المقابلة لهذه الحالات.

استراتيجية هجوم يقوم فيها خصم يمتلك قدرات تخزين واسعة بتجميع البيانات المشفرة اليوم رغم عجزه عن فكها، على أمل فك شفرتها مستقبلاً حين تتوفر حواسيب كمومية كافية لكسر التشفير الحالي.

أنظمة توقيع رقمي تعتمد حصرياً على الخصائص الأمنية لدوال التجزئة (مقاومة الاصطدام، الاتجاه الأحادي) دون أي افتراض رياضي إضافي. أبرز أمثلتها XMSS وSPHINCS+ (معيار NIST FIPS 205، 2024). يعود أصل الفكرة إلى رالف ميركل عام 1979.

هو أسلوب لقياس الإشارات الكمومية، خصوصًا في نظم البصريات الكمومية، حيث يتم خلط الإشارة الكمومية مع موجة محلية مرجعية (local oscillator) بتردد مختلف قليلاً، ومن ثم تُقاس النتيجة لاستخلاص معلومات الطور والسعة.

خوارزمية كمومية تحلّ أنظمة المعادلات الخطية Ax=b بتسريع أسي في حجم المصفوفة N مقارنة بالطرق الكلاسيكية، وذلك ضمن شروط محددة (مصفوفة مبعثرة وحسنة الحالة، وإمكانية تحميل المتجه b كمومياً).

هو فضاء اتجاهي مجرد يمتلك بُنية ضرب داخلي تتيح قياس الأطوال والزوايا، ويتميز بكونه فضاءً كاملًا رياضيًا، مما يسمح بحساب النهايات والتقارب للمتلسلات اللانهائية الأبعاد.

تطور الزمن التخيلي هو تقنية رياضية في ميكانيكا الكم يتم فيها استبدال الزمن الحقيقي بزمن تخيلي لتبسيط معادلة شرودنغر، ويُستخدم لاستخلاص الحالة الأرضية للنظام الكمومي من حالة ابتدائية.

التهيئة هي عملية إعداد كيوبت أو نظام كمومي في حالة ابتدائية معروفة — عادةً الحالة

التداخل الكمومي هو ظاهرة تحدث عندما تتراكب مسارات مختلفة لحالة كمومية، بحيث تُعزز أو تُلغي بعضها بعضًا، مما يؤثر على احتمالات نتائج القياس.

يستند إلى صعوبة إيجاد تساوقات (تحويلات جبرية محافظة على البنية) بين منحنيات إهليجية فائقة الانفراد. يتميز بمفاتيح أصغر حجماً مقارنة بغيره من PQC.

يشير التذبذب الزمني إلى التغيرات غير المنتظمة في توقيت أو اتساع الإشارات، والتي قد تنتج عن الضوضاء أو التداخل أو التشويه. في أنظمة التوليد الكمومي للأرقام العشوائية، يمكن أن يؤثر التذبذب على جودة العشوائية الناتجة.

عنصر إلكتروني غير خطي يتكون من طبقة عازلة نانومترية محصورة بين شريحتين من مادة فائقة التوصيل، يسمح بمرور أزواج الإلكترونات عبر ظاهرة "النفق الكمومي" دون أي جهد كهربائي.

يشير إلى عملية تحريك بلورة من الأيونات عبر نقطة تقاطع في شبكة ثنائية الأبعاد من مصائد بول الخطية، كجزء من معمارية الحوسبة الكمومية القائمة على مصائد الأيونات.

بروتوكول تشفيري يتيح توليد مفتاح جلسة عشوائي وتغليفه (تشفيره) بالمفتاح العام للمستقبل، فيفك المستقبل تغليفه باستخدام مفتاحه الخاص. يُستخدم بدلاً من تشفير البيانات مباشرة بالمفتاح العام.

مؤثر السلم هو مؤثر رياضي يُستخدم لزيادة أو إنقاص القيمة الذاتية لمؤثر آخر (مثل مؤثر الطاقة أو الزخم الزاوي)، ويُستخدم عادةً لتحليل الحالات الكمومية ذات البنية المنفصلة مثل الهزاز التوافقي أو السبين.

جراحة الشبكة هي تقنية في الحوسبة الكمومية الطوبولوجية تُستخدم لتنفيذ عمليات منطقية كمومية، عبر دمج أو تقسيم كيوبتات منطقية في شبكة من كيوبتات سطحية. تُعد بديلاً للبوابات الكمومية المباشرة في نماذج تصحيح الأخطاء.

التشفير المبني على الشبكات هو فرع من فروع التشفير ما بعد الكمومي (Post-Quantum Cryptography)، يعتمد أمانه على الصعوبة الحسابية لمسائل رياضية مُعرَّفة على «شبكات» نقطية في فضاء متعدد الأبعاد، مثل مسألة إيجاد أقصر متجه في الشبكة (Shortest Vector Problem) أو مسألة التعلّم مع الأخطاء (Learning With Errors, LWE). وخلافًا لمسألتي تحليل الأعداد إلى عوامل أولية واللوغاريتم المتقطع، اللتين تحلّهما خوارزمية شور بكفاءة على حاسوب كمومي، تبقى هذه المسائل عصيّة على الحل الفعّال حتى باستخدام أفضل الخوارزميات الكمومية المعروفة حاليًا. ولذلك تُستخدم الشبكات الرياضية لبناء أنظمة تشفير بالمفتاح العام وتوقيعات رقمية وأنظمة تشفير متماثل الشكل بالكامل (Fully Homomorphic Encryption)، بهدف تأمين البيانات والاتصالات ضد التهديد المستقبلي الذي تمثله الحواسيب الكمومية.

خطأ التسرب هو نوع من الأخطاء الكمومية يحدث عندما تنتقل حالة الكيوبت إلى مستوى طاقي أو حالة فيزيائية تقع خارج الفضاء الثنائي المُعرَّف للكيوبت، مما يجعل الكيوبت غير قابل للاستخدام في الحساب الكمومي حتى يُعاد تهيئته.

مسألة رياضية تقوم على صعوبة التمييز بين معادلات خطية عشوائية ومعادلات خطية أُضيف إليها خطأ عشوائي صغير. صاغها أودد ريغف عام 2005 وأثبت صعوبتها بالاختزال من مسائل الشبكات الأصعب.

العمق المنطقي هو مقياس لعدد الخطوات الزمنية المتسلسلة اللازمة لتنفيذ دائرة كمومية معينة باستخدام بوابات منطقية كمومية، مع افتراض إمكانية تنفيذ البوابات غير المتداخلة في وقت واحد (بالتوازي).

الكيوبت المنطقي هو وحدة معلومات كمومية تُبنى باستخدام عدة كيوبتات فيزيائية وتُشفّر بطريقة تتيح تصحيح الأخطاء الكمومية. يستخدم في الطبقات العليا من الحوسبة الكمومية للتعبير عن العمليات المجردة دون القلق بشأن الضوضاء أو فقد التماسك.

الحالة السحرية هي حالة كمومية غير عادية تُستخدم لتمكين تنفيذ بوابات كمومية غير قابلة للتطبيق مباشرة ضمن نموذج تصحيح الأخطاء الطوبولوجي. تُستخدم هذه الحالات مع تقنيات الحقن (state injection) لإكمال مجموعة البوابات الكمومية الشاملة.

عملية في الحوسبة الكمومية المتحملة للأخطاء تُستخدم لتحويل عدد من الحالات السحرية منخفضة الجودة إلى عدد أقل من الحالات السحرية عالية الجودة، بحيث يمكن استخدامها لتنفيذ بوابات كمية غير قابلة للتنفيذ مباشرة ضمن رموز تصحيح الأخطاء.

الماغنونيات (Magnonics) علمٌ حديث يدرس الماغنونات (Magnons)، وهي شبه جسيمات (Quasiparticles) تمثّل كميات موجات الدوران (Spin Waves) في المواد المرتبة مغناطيسياً. يقع هذا العلم عند تقاطع فيزياء المادة المكثفة (Condensed Matter Physics) وعلم الإسبنترونيات (Spintronics) وعلم المعلومات الكمومية (Quantum Information Science). والماغنون للإثارة المغناطيسية كالفوتون للموجة الكهرومغناطيسية — وحدة كمومية قابلة للتلاعب والتحكم.

فرميون ماجورانا هو جسيم كمومي افتراضي يُفترض أنه مساوي لنفسه كمضاد للجسيم (أي الجسيم ونقيضه متطابقان)، وتُستخدم حالاته في بناء كيوبتات طوبولوجية مقاومة للضوضاء في أنظمة الحوسبة الكمومية.

القياس في الحوسبة الكمومية هو العملية التي يتم فيها استخراج نتيجة من حالة كمومية، حيث تؤدي عملية القياس إلى انهيار التراكب الكمومي وتحويله إلى نتيجة واحدة في فضاء الحالات الكلاسيكية (مثل 0 أو 1).

بوابة مولمر-سورينسن هي بوابة كمومية متعددة الكيوبتات تُستخدم في أنظمة مصائد الأيونات، وتُطبق تفاعلًا ثنائيًا أو متعددًا بين الكيوبتات عبر اقترانها بدرجات حرية حركية مشتركة، مما يسمح بتنفيذ بوابات منطقية مثل بوابة CNOT أو بوابة XX.

حالات كمومية بشبكات عصبية هي طريقة رياضية لتمثيل الدالة الموجية لنظام كمومي باستخدام شبكات عصبية صناعية، لتقريب أو تعلم سلوك الحالة الكمومية دون الحاجة إلى تتبع كل مكوناتها مباشرة.

الحوسبة الكمومية العصبية الشكل هي مقاربة هجينة تسعى إلى دمج مبادئ الحوسبة العصبية البيولوجية مع قدرات الحوسبة الكمومية، وذلك بهدف بناء معالجات كمومية تحاكي كيفية معالجة الدماغ للمعلومات، باستخدام كيوبتات مترابطة وتفاعلات محلية.

الحوسبة الكمومية بالرنين المغناطيسي النووي (NMR) هي نهج تجريبي لتنفيذ الحوسبة الكمومية، يُمثَّل فيه الكيوبت بحالة السبين النووي لذرات ضمن جزيئات مذابة في محلول سائل، ويُتحكَّم في هذه الحالات باستخدام نبضات موجات راديوية (RF)، بأسلوب مشابه مباشرة لتقنيات التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي التقليدية. ونظرًا لأن الطاقة الحرارية عند درجة حرارة الغرفة تفوق بكثير الفارق الطاقي الضئيل بين حالات السبين النووي، فإن هذه الأنظمة لا تعمل على جسيم كمومي نقي مفرد، بل على مجموعة إحصائية ضخمة من الجزيئات في حالة مزيج شبه متوازن يخضع لتوزيع بولتزمان، مستخدمةً أساليب مثل تحضير الحالات شبه النقية وسلاسل نبضات RF الانتقائية لتنفيذ البوابات المنطقية أحادية وثنائية الكيوبت، حيث تعتمد الأخيرة على اقتران سبيني-سبيني يُعرف بـ J-Coupling. وقد استُخدمت هذه المنظومة في بعض أوائل التجارب العملية لخوارزميات كمومية، من أبرزها تنفيذ خوارزمية شور بسبعة كيوبتات لتحليل العدد 15 إلى عوامله الأولية، غير أن هذا النهج يواجه قيودًا جوهرية في قابلية التوسع، إذ تتضاءل نسبة الإشارة إلى الضوضاء أسّيًا مع زيادة عدد الكيوبتات.

مبرهنة عدم الاستنساخ تنص على استحالة إنشاء نسخة مستقلة ومطابقة من حالة كمومية عشوائية مجهولة؛ أي لا توجد عملية وحدوية (unitary) واحدة تستطيع نسخ أي حالة كمومية كيفما كانت. وهي نتيجة مباشرة لخطية ميكانيكا الكم، ولها أثر جوهري في الحوسبة والاتصال الكموميين: فهي تمنع نسخ المعلومات الكمومية للنسخ الاحتياطي (مما دفع إلى ابتكار شفرات تصحيح الأخطاء الكمومية)، وتُؤمّن بروتوكولات توزيع المفتاح الكمومي ضد التنصّت. وللمبرهنة صورة معكوسة زمنيًا هي «مبرهنة عدم الحذف». المصدر: Wootters, W. K., & Zurek, W. H. (1982). A single quantum cannot be cloned. Nature 299, 802–803. https://doi.org/10.1038/299802a0

نظرية عدم الحذف هي مبدأ في نظرية المعلومات الكمومية ينص على أنه لا يمكن حذف نسخة من حالة كمومية غير معروفة تمامًا بطريقة فيزيائية تسمح بالحفاظ على تناسق المعلومات الكمومية.

الضوضاء في الحوسبة الكمومية تشير إلى أي تداخلات أو اضطرابات خارجية تؤثر على الحالة الكمومية للنظام، مما يؤدي إلى أخطاء في العمليات الحسابية أو فقدان التماسك (decoherence).

تقنية في الحوسبة الكمومية تهدف إلى تحويل خصائص الضوضاء في الجهاز الكمومي إلى نموذج أبسط وأكثر قابلية للتحليل أو التخفيف، دون تغيير الحساب الكمومي المطلوب.

تشير حوسبة NISQ إلى الجيل الحالي من الحواسيب الكمومية التي تحتوي على عشرات إلى بضع مئات من الكيوبتات، لكنها لا تزال تتأثر بمعدلات خطأ مرتفعة نسبيًا وتفتقر إلى تقنيات تصحيح أخطاء كمومية كاملة.

حالة نون هي حالة كمومية متشابكة مكونة من تراكب بين حالتين تحتويان على N فوتون في مسارين مختلفين: |N,0⟩ + |0,N⟩. تُستخدم هذه الحالات في القياسات الكمومية الدقيقة لأنها تُظهر حساسية فائقة للتغيرات الطورية.

حالة العنقود الضوئي هي حالة كمومية متشابكة مكونة من مجموعة من الفوتونات مرتبة في شبكة مترابطة، وتُستخدم كموارد أولية في نموذج الحوسبة الكمومية القائمة على القياس (Measurement-Based Quantum Computing).

"Orch OR" هي فرضية تقترح أن الوعي الإنساني ينشأ من عمليات اختزال كمومية منسقة تحدث داخل الأنابيب الدقيقة (microtubules) في خلايا الدماغ العصبية، وليس فقط من التفاعلات الكيميائية التقليدية.

بوابات باولي هي ثلاث بوابات كمومية أحادية الكيوبت (X، Y، Z) تقابِل مصفوفات باولي الشهيرة، وتمثّل دورانات بمقدار π حول محاور كرة بلوخ الثلاثة. بوابة X (النفي الكمومي) تقلب |0⟩↔|1⟩، وبوابة Z (بوابة الطور) تقلب إشارة الطور لـ |1⟩، وبوابة Y تجمع بين أثري X و Z مع طور تخيلي. وهي بوابات أساسية لوصف العمليات والأخطاء الكمومية، إذ يُعبّر عن أي خطأ على كيوبت بدلالة تركيب من بوابات باولي، وتُكوّن مع مصفوفة الوحدة أساسًا لفضاء عمليات الكيوبت الواحد. المصدر: Microsoft Azure Quantum — The Qubit in Quantum Computing. https://learn.microsoft.com/en-us/azure/quantum/concepts-the-qubit

تقنية في الحوسبة الكمومية تُطبَّق فيها عمليات باولي بصورة عشوائية ومدروسة قبل تنفيذ العملية الكمومية وبعدها، لتحويل نموذج الضوضاء إلى نموذج أبسط، مما يسهل تحليل الأخطاء وتخفيفها.

الحوسبة الكمومية التبادلية هي نموذج حوسبة كمومية يُنفذ الحسابات من خلال تبديل كيوبتات موجودة في حالات أولية متماثلة، دون الحاجة إلى بوابات كمومية تقليدية، ويستفيد من الخصائص البنيوية لنظرية التماثل الكمومي.

هو تقنية لإعادة بناء الحالة الكمومية لأنظمة متعددة الكيوبتات، تعتمد على افتراض أن الحالة لا تتغير عند تبديل مواقع الكيوبتات، ما يقلل عدد القياسات المطلوبة مقارنة بالتصوير الكامل.

كيوبت يُشفَّر في خصائص فوتون مفرد كالاستقطاب (أفقي/رأسي)، أو المسار، أو الوقت (نبضة مبكرة/متأخرة). يعمل في درجة حرارة الغرفة.

الكيوبت الفعلي هو وحدة معلومات كمومية حقيقية تُنفَّذ فيزيائيًا على جهاز كمومي باستخدام مكونات مادية مثل الأيونات المحصورة، الدوائر فائقة التوصيل، أو الفوتونات.

التشفير ما بعد الكم هو مجال من التشفير يهتم بتطوير خوارزميات مقاومة للهجمات التي يمكن تنفيذها باستخدام الحواسيب الكمومية، خصوصًا الهجمات القائمة على خوارزمية شور التي تهدد أنظمة التشفير القائمة على المفاتيح العامة.

تقنية لتخفيف الأخطاء الكمومية تعتمد على توصيف الضوضاء في الجهاز الكمومي، ثم استخدام مزيج مرجح احتماليًا من العمليات الكمومية لتعويض تأثير الأخطاء في النتائج، دون الحاجة إلى تطبيق تصحيح أخطاء كمومي كامل.

الحالة النقية هي حالة كمومية محددة تماماً بمتجه حالة |ψ⟩ (أو مصفوفة كثافة ρ = |ψ⟩⟨ψ|).الحالة المختلطة هي خليط إحصائي من حالات نقية لا يمكن وصفه بمتجه حالة واحد: ρ = Σᵢ pᵢ|ψᵢ⟩⟨ψᵢ|.

"Quantum" في سياق الفيزياء والحوسبة، يُشير إلى أصغر وحدة غير قابلة للتجزئة من شيء ما (طاقة، معلومات، شحنة…). وهي مبدأ أساسي يُميز الفيزياء الكمومية عن الكلاسيكية، حيث لا تكون الكميات مستمرة بل "متقطعة" على شكل وحدات صغيرة تسمى "كَمّات".

الأفضلية الكمومية هي النقطة التي يستطيع عندها حاسوب كمومي حلّ مسألة معيّنة أسرع بكثير مما تستطيعه أفضل الحواسيب الفائقة الكلاسيكية، بحيث يصبح الحل الكلاسيكي غير عملي عمليًا (يحتاج آلاف السنين). ويفرّق الباحثون بين «التفوّق الكمومي» (quantum supremacy)، ويعني إنجاز مهمة ولو بلا فائدة عملية، وبين «الأفضلية الكمومية» التي تُشير إلى تفوّق في مسألة ذات نفع عملي. وأول إعلان تجريبي عن بلوغ هذه العتبة كان عام 2019 من فريق Google باستخدام معالج Sycamore. المصدر: Arute, F. et al. (2019). Quantum supremacy using a programmable superconducting processor. Nature 574, 505–510. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1666-5

خوارزمية هجينة كمومية-كلاسيكية تُستخدم لإيجاد حلول تقريبية لمسائل التحسين التوافقي (كمسألة Max-Cut)، عبر تطبيق طبقات متناوبة من مؤثر المشكلة ومؤثر الخلط مع معاملات تُحسَّن كلاسيكياً.

دارة كمومية معلمية قابلة للتدريب تهدف إلى ضغط حالة كمومية عالية الأبعاد إلى عدد أقل من الكيوبتات مع الحفاظ على أكبر قدر ممكن من المعلومات، بحيث يمكن استعادة الحالة الأصلية تقريبيًا من الشكل المضغوط.

نموذج احتمالي كمومي مستوحى من آلة بولتزمان المقيدة الكلاسيكية، يستخدم هاملتونيان كمومي بدلاً من دالة طاقة كلاسيكية لتمثيل توزيع احتمالي على حالات كمومية، بحيث تُستغل ظاهرتا التراكب والتشابك لتمثيل ارتباطات إحصائية يصعب على النموذج الكلاسيكي محاكاتها بكفاءة.

أي عملية فيزيائية مسموح بها تُحوّل مصفوفة كثافة إلى أخرى، تُمثَّل رياضياً بتحويل خطي كامل الإيجابية محافظ على الأثر (CPTP map).تشمل البوابات المثالية، والضوضاء، وقنوات الاتصال الكمومية.

تقنية في الحوسبة الكمومية تُقسَّم فيها الدائرة الكمية الكبيرة إلى دوائر أصغر يمكن تنفيذها على الأجهزة الكمومية الحالية، ثم تُدمج نتائج هذه الدوائر باستخدام أساليب رياضية وإحصائية للحصول على نتيجة تقارب تنفيذ الدائرة الأصلية.

بروتوكول تشفير كمومي يتيح لطرف مرسل توقيع رسالة رقميًا بحيث يمكن لأي طرف مستقبل التحقق من صحة مصدرها وعدم تعديلها، بالاعتماد على مبادئ ميكانيكا الكم لتحقيق أمان غير مشروط لا يعتمد على افتراضات التعقيد الحسابي كما في التوقيع الرقمي الكلاسيكي.

هو مجموعة من البروتوكولات والتقنيات البرمجية والفيزيائية الضرورية لحماية المعلومات الكمومية من الأخطاء الناتجة عن تلاشي الترابط (Decoherence) والضوضاء البيئية.

النظير الكمومي لتحويل فورييه المتقطع الكلاسيكي (DFT)، يُطبَّق على سعات الحالات الكمومية. يُنفَّذ في O(n²) بوابة على n كيوبت، مقابل O(n·2ⁿ) عملية كلاسيكية — تسريع أسي.

نوع من الأخطاء الفيزيائية والظواهر الطفيلية التي تحدث داخل وحدة المعالجة الكمومية (QPU).

بنية تعلم آلي كمومية تتكون من شبكتين كموميتين متنافستين (مولّد ومميّز) تتنافسان لتعلم توليد حالات كمومية أو توزيعات احتمالية تحاكي بيانات تدريب معينة، بما يمثل امتدادًا كموميًا لفكرة الشبكات التوليدية التنافسية الكلاسيكية.

دالة تشابه في التعلم الآلي الكمي تقيس درجة التشابه بين البيانات بعد تمثيلها في فضاء خصائص كمومي، وتُستخدم في خوارزميات مثل آلة المتجهات الداعمة الكمومية (Quantum Support Vector Machine).

التوزيع الكمومي للمفتاح (QKD) هو أسلوب تشفيري يُستخدم لتمكين طرفين من توليد مفتاح سرّي مشترك بأمان، معتمدًا على مبادئ ميكانيكا الكم بدلاً من الصعوبة الحسابية الكلاسيكية. ويرسل أحد الطرفين عادةً معلومات مُرمَّزة في حالات كمومية لفوتونات مفردة (كما في بروتوكول BB84)؛ وبحكم مبرهنة عدم الاستنساخ (No-Cloning Theorem) وكون أي قياس لحالة كمومية مجهولة يُغيّر تلك الحالة حتمًا، فإن أي محاولة تنصّت أو اعتراض من طرف ثالث تُحدث اضطرابًا قابلًا للكشف إحصائيًا في القياسات. وبذلك يستطيع الطرفان اكتشاف وجود تنصّت والتخلص من أي مفتاح مشكوك في أمانه قبل استخدامه، خلافًا للتشفير ما بعد الكمومي (Post-Quantum Cryptography) الذي يبقى قائمًا على صعوبة مسائل رياضية كلاسيكية (كالتشفير المبني على الشبكات) بدلاً من قوانين الفيزياء ذاتها.

الشبكة العصبونية الكمومية (QNN) هي دائرة كمومية معاملة (تُعرف أيضًا بالدائرة الكمومية المتغيرة)، تلعب فيها معاملات بوابات الدوران القابلة للتدريب دورًا مشابهًا لأوزان الشبكة العصبونية الكلاسيكية. تُرمّز البيانات الكلاسيكية في حالات كمومية عبر دائرة ترميز، ثم تُعالج خلال طبقات من بوابات أحادية وثنائية الكيوبت قابلة للمعايرة تُولّد التراكب والتشابك، ثم تُقاس لإنتاج مُخرَج يُقارَن بالهدف المطلوب عبر دالة كلفة. وتُحدّث المعاملات باستخدام أساليب تحسين كلاسيكية، كالانحدار التدرجي مقترنًا بقاعدة إزاحة المعامِل (Parameter-Shift Rule) لحساب التدرجات الكمومية، ضمن حلقة تدريب هجينة كمومية-كلاسيكية. وتُدرَس هذه الشبكات لتطبيقات محتملة في التصنيف والانحدار والنمذجة التوليدية، بما في ذلك أبحاث استكشافية مبكرة في مجالات كتحليل الصور الطبية، رغم أن معظم التجارب الحالية لا تزال صغيرة النطاق ومحدودة بضوضاء الأجهزة الكمومية الحالية.

دالة نواة تصف سلوك تدريب الشبكات العصبية الكمية في بداية عملية التعلم، وتُستخدم لتحليل ديناميكيات التدريب، وقدرة النموذج على التعميم، وسرعة التقارب.

هي فرع متقدم من الحوسبة الكمومية يركز على استخدام الخصائص الميكانيكية الكمومية لإيجاد الحل الأفضل أو الأمثل (Optimal Solution) لمسائل رياضية وهندسية معقدة للغاية تتجاوز قدرة الحاسوب الكلاسيكي، حيث ينفجر فضاء الاحتمالات بشكل أسّي (Combinatorial Explosion).

خوارزمية كمومية تُقدّر الطور φ في المعادلة الذاتية U|ψ⟩ = e^(2πiφ)|ψ⟩، أي تحدد القيمة الذاتية لعملية وحدوية U عند تطبيقها على حالتها الذاتية |ψ⟩.

خوارزمية كمومية تهدف إلى استخراج القيم والمتجهات الذاتية الرئيسية لمصفوفة كثافة تمثل بيانات عالية الأبعاد، بالاستفادة من أسلوب رفع أسي كمومي لتحقيق تسريع أسي مقارنة بخوارزمية التحليل الكلاسيكية عند تحليل مصفوفات كثيفة منخفضة الرتبة.

هي الشريحة المادية (المعالج الكمومي) التي تُشكل قلب الحاسوب الكمومي، وتُقابل وحدة المعالجة المركزية (CPU) في الحواسيب التقليدية.

جهاز يستغل العشوائية الحقيقية المتأصلة في ظواهر ميكانيكا الكم (كنتيجة قياس كيوبت في تراكب، أو وقت انبعاث فوتون) لتوليد أعداد عشوائية غير قابلة للتنبؤ حتى من قِبَل مصمّم الجهاز.

إطار تعلم آلي يدمج مبادئ التعلم المعزز الكلاسيكي (وكيل يتعلم من التفاعل مع بيئة عبر مكافآت) مع معالجة كمومية للحالات أو السياسات أو دوال القيمة، بهدف تسريع التقارب أو تمثيل فضاءات حالة أوسع باستخدام التراكب الكمومي.

جهاز يُستخدم في شبكات الاتصالات الكمومية لتمديد مدى توزيع التشابك الكمومي عبر مسافات طويلة، متجاوزاً حدود الإضعاف الضوئي في الألياف دون انتهاك مبرهنة عدم الاستنساخ.

هي أسلوب في الحوسبة الكمية يعتمد على استغلال ديناميكيات نظام كمي معقد بوصفه “خزانًا” لمعالجة المعلومات، حيث تُسقط البيانات داخله وتُستخرج النتائج من مخرجاته دون الحاجة إلى تدريب جميع مكونات النظام الكمي مما يتيح تنفيذ مهام التعلم الآلي وتحليل البيانات بكفاءة أعلى

نمذجة ومحاكاة سلوك وديناميكا أنظمة كمومية معقدة ومتعددة الأجسام (مثل الجزيئات والمواد الصلبة) على حاسوب كمومي

عملية إعادة بناء وصف كامل لحالة كمومية مجهولة (مصفوفة كثافتها) عبر إجراء قياسات في أسس متعددة على نسخ متطابقة من النظام.

خوارزمية تعلم آلي كمومية تُستخدم لتصنيف البيانات عبر إيجاد المستوى الفاصل الأمثل بين الفئات، وذلك بالاستفادة من دارات كمومية لحساب دوال النواة في فضاء هلبرت عالي الأبعاد بكفاءة أسية مقارنة بالخوارزمية الكلاسيكية المكافئة.

مبرهنة تثبت أنه إذا كان معدل الخطأ الفيزيائي لكل بوابة أقل من عتبة حدية (نحو 1% لرمز السطح)، يمكن تنفيذ حساب كمومي اعتباطي الطول بدقة اعتباطية باستخدام عدد من الكيوبتات والعمليات يزيد زيادة متعددة الحدود فقط.

هي ظاهرة كمومية تتمكن فيها الجسيمات دون الذرية من اختراق واجتياز حاجز طاقة محتمل (Potential Barrier) أعلى من طاقة الجسيم الحركية نفسها.

مرحلة في تطور الحوسبة الكمومية تصبح فيها الحواسيب الكمومية قادرة على تقديم نتائج عملية ذات قيمة في تطبيقات محددة تتجاوز ما يمكن تحقيقه بالحلول الكلاسيكية المتاحة، حتى مع استمرار وجود الضوضاء والأخطاء.

مقياس شامل لأداء الجهاز الكمومي يأخذ بعين الاعتبار عدد الكيوبتات وعمق الدائرة ودقة البوابات والاتصال بينها معاً. يُعبَّر عنه كـ 2^n حيث n أكبر دائرة مربعة يمكن تنفيذها باحتمال نجاح يفوق 2/3.

بنية سلسلة كتل تدمج بروتوكولات التوزيع الكمومي للمفاتيح (QKD) ضمن آلية توثيق المعاملات وتوليد التوافق، بهدف حماية سلسلة الكتل من هجمات الحواسيب الكمومية المستقبلية التي قد تكسر التوقيعات الرقمية الكلاسيكية المستخدمة في سلاسل الكتل التقليدية.

الكيوبت هو الوحدة الأساسية للمعلومات في الحوسبة الكمومية، ويُشبه البت في الحوسبة التقليدية، لكنه يمكن أن يوجد في تراكب بين 0 و1 بدلًا من أن يكون في حالة واحدة فقط.

T₁ هو الزمن المميز الذي يصف استرخاء طاقة الكيوبت وعودة سكان حالته المثارة نحو الاتزان الحراري. أما T₂ فهو الزمن المميز الذي يصف تدهور التماسك الطوري، أي فقدان ثبات العلاقة الطورية بين مكونات التراكب الكمومي. يتأثر T₂ باسترخاء الطاقة وبفقدان التماسك الطوري الخالص. ويُستخدم T₁ وT₂ لتقدير المدة التي يستطيع خلالها الكيوبت الاحتفاظ بالمعلومات الكمومية، لكنهما لا يكفيان وحدهما لوصف جميع أخطاء المعالج.

الكوديت هو وحدة معلومات كمومية يمكن أن توجد في تراكب من ? d حالات أساس، حيث ? d عدد صحيح أكبر من 2. يُعد تعميمًا للكيوبت (d=2) والكيوتريت (d=3)، ويُستخدم في نماذج الحوسبة الكمومية ذات البعد العالي.

الكيوتريت هو وحدة معلومات كمومية يمكن أن توجد في تراكب من ثلاث حالات أساسية، بدلاً من حالتين فقط كما في الكيوبت، ويُستخدم في نماذج الحوسبة الكمومية متعددة المستويات.

المعايرة العشوائية هي تقنية تجريبية تُستخدم لتقدير متوسط معدل الخطأ في تنفيذ البوابات الكمومية. تعتمد الطريقة على تطبيق تسلسلات عشوائية من العمليات الكمومية، تليها عملية عكسية، وذلك لتقييم الأداء العام للنظام الكمومي دون أن تتأثر النتائج بأخطاء القياس أو تهيئة الحالة.

تقنية في الحوسبة الكمومية تُحوَّل فيها الدوائر الكمية إلى صيغ مكافئة من خلال إدخال عمليات عشوائية مدروسة، بهدف تحويل الأخطاء المنهجية إلى أخطاء عشوائية يسهل توصيفها والتعامل معها.

رنّان القراءة هو دائرة كهرومغناطيسية رنّانة (غالبًا خط ناقل مستوٍ متعرج أو تجويف ثلاثي الأبعاد) تُقرَن بكيوبت فائق التوصيل بحيث يُزيح وجود الكيوبت في حالته |0⟩ أو |1⟩ ترددَ الرنين الخاص بها إزاحةً طفيفة ومختلفة الإشارة. وبقياس طور أو سعة الإشارة الميكروويفية المرتدّة من الرنّان، يمكن تحديد حالة الكيوبت دون قياسه مباشرة، فيما يُعرف بالقراءة التبعثرية (Dispersive Readout). ويُستخدم الرنّان أحيانًا أيضًا لربط الكيوبتات المتباعدة ببعضها.

يعمل في حلقة كثيرات الحدود بدلاً من الشبكات العامة، مما يقلص حجم المفاتيح والعمليات الحسابية مقارنةً بـ LWE الأصلية مع الحفاظ على المستوى الأمني ذاته.

كيوبت يعتمد على ذرات محايدة تُحاصَر بأشعة ليزر (Optical Tweezers) وتُثار إلى حالات ريدبرغ (مدارات إلكترونية ذات أعداد كمية كبيرة جداً) التي تتفاعل بشدة مع الذرات المجاورة عبر قوى ثنائية القطب.

خوارزمية شور هي خوارزمية كمومية وضعها بيتر شور عام 1994 تستطيع تحليل الأعداد الصحيحة الكبيرة إلى عواملها الأولية بزمن كثير الحدود (polynomial)، وهو تسريع أُسّي هائل مقارنة بأفضل الخوارزميات الكلاسيكية المعروفة. وتعتمد في جوهرها على تحويل فورييه الكمومي لإيجاد دور دالة رياضية (period finding)، ثم تحول مسألة التحليل إلى إيجاد هذا الدور. ولها أثر أمني بالغ؛ إذ تُهدّد أنظمة التشفير الشائعة المعتمدة على صعوبة التحليل (مثل RSA)، وهي الدافع الرئيس وراء تطوير التشفير ما بعد الكمومي. المصدر: Shor, P. W. (1997). Polynomial-Time Algorithms for Prime Factorization and Discrete Logarithms on a Quantum Computer. SIAM J. Comput. 26(5), 1484–1509. https://doi.org/10.1137/S0097539795293172

خوارزمية سايمون قدمها دانيال سايمون في ورقته البحثية عام 1994 وكانت أول برهان على أن الحاسوب الكمي يستطيع حل أنواع معينة من المسائل بسرعة تفوق الحاسوب الكلاسيكي بشكل أُسّي لحل مسألة محددة. وتعتمد الخوارزمية على تحديد سلسلة ثنائية مخفية بكفاءة، تمثل تناظرا معينا في دالة صندوق أسود، وذلك من خلال عدد محدود من الخطوات، مقارنة بعدد أسي من الخطوات المطلوبة في الحوسبة الكلاسيكي.

معيار NIST الرسمي (FIPS 205، 2024) للتوقيع الرقمي القائم حصرياً على دوال التجزئة. عديم الحالة (stateless) ويتمتع بأكثر أسس الأمان تحفظاً بين معايير PQC.

كيوبت يُشفَّر في حالة الدوران (السبين) لإلكترون واحد أو نواة ذرية محاصَرة داخل بنية نانوية في مادة شبه موصلة (كالسيليكون أو GaAs)، ويُتحكم فيه بنبضات مغناطيسية أو كهربائية ميكروويفية.

شفرات التثبيت هي فئة من شفرات تصحيح الأخطاء الكمومية التي تُعرّف من خلال مجموعة من المؤثرات (Stabilizers) التي تُثبّت الحالة الكمومية، أي تُبقيها دون تغيير. هذه الشفرات تستفيد من الخصائص الهيكلية للجبر الكمومي للكشف عن الأخطاء وتصحيحها دون الحاجة إلى قياس مباشر للحالة الكمومية.

الكيوبت فائق التوصيل هو نوع من الكيوبتات يُصنع باستخدام دوائر كهربائية تعتمد على ظاهرة التوصيل الفائق، حيث لا توجد مقاومة كهربائية. تُبنى هذه الدوائر من عناصر مثل التوصيلات الجوزيفسونية وتُبرَّد إلى درجات حرارة منخفضة للغاية لتمكين الحالات الكمومية، مما يسمح بتنفيذ بوابات منطقية كمومية بسرعة عالية نسبيًا.

التراكب هو مبدأ في ميكانيكا الكم يُشير إلى قدرة النظام الكمومي (مثل الكيوبت) على أن يوجد في مزيج خطي من حالاته الأساسية في الوقت نفسه، إلى أن يتم قياسه، فتنهار الحالة إلى واحدة من هذه الحالات باحتمال معين.

أهم رموز تصحيح الأخطاء الكمومية عملياً حالياً، يُرتّب الكيوبتات على شبكة ثنائية الأبعاد ويستخدم قياسات متلازمة محلية (على الكيوبتات المجاورة فقط) للكشف عن أخطاء بِت-فليب وفيز-فليب وتصحيحها.

تقنية لتخفيف الأخطاء الكمومية تعتمد على التحقق من أن الحالة أو ناتج الحساب يحافظ على خصائص التناظر المعروفة للنظام الكمومي، واستبعاد النتائج التي تنتهك هذه الخصائص بسبب الضوضاء أو الأخطاء.

بوابة كمومية أحادية الكيوبت تُطبق دوراناً بمقدار π/4 حول محور Z: T|0⟩ = |0⟩، T|1⟩ = e^(iπ/4)|1⟩. تُمثّل مع مجموعة كليفورد (H, S, CNOT) أساس الحوسبة الكمومية الشاملة.

النقل الآني هو عملية يتم فيها نقل الحالة الكمومية لكيوبت معين إلى كيوبت آخر في موقع مختلف، باستخدام زوج من الكيوبتات المتشابكة وكمية محدودة من الاتصال الكلاسيكي. لا تُنقل الجسيمات نفسها، بل المعلومات التي تصف حالتها الكمومية بدقة.

شبكة الموترات هي تمثيل بياني يُستخدم لتفكيك العمليات أو الحالات الكمومية المعقدة إلى مجموعة من الموترات المرتبطة ببعضها البعض عن طريق مؤشرات مشتركة. يُستخدم هذا النموذج لتقليل التعقيد الحسابي عند محاكاة الأنظمة الكمومية، خاصة في الحالات ذات الارتباطات القوية.

الحوسبة الكمومية الثلاثية هي نموذج من الحوسبة الكمومية يستخدم وحدات معلومات تُعرف بـ"كيوتريت" (qutrit) بدلاً من الكيوبتات التقليدية. بينما يكون للكيوبت حالتان (0 و1)، فإن الكيوتريت يمتلك ثلاث حالات كمومية مميزة، مما يتيح تمثيل ومعالجة معلومات أكثر في نفس الوحدة.

بوابة توفولي (وتُعرف أيضًا ببوابة CCNOT أو بوابة النفي المتحكم بها مرتين) هي بوابة منطقية عكوسة ثلاثية الكيوبت، تعمل على كيوبتَي تحكّم وكيوبت هدف: تقلب حالة كيوبت الهدف إذا وفقط إذا كان كيوبتا التحكم كلاهما في الحالة |1⟩، وتتركه دون تغيير في الحالات الأخرى. اقترحها توماسو توفولي عام 1980 بوصفها بوابة شاملة للحوسبة الكلاسيكية العكوسة، وهي أيضًا بوابة شاملة للحوسبة الكمومية عند دمجها مع بوابات أحادية الكيوبت.

الحوسبة الكمومية الطوبولوجية هي نموذج من نماذج الحوسبة الكمومية يستخدم خصائص الطوبولوجيا في الأنظمة الكمومية (خاصة الأنيونات) لتشفير ومعالجة المعلومات بطريقة مقاومة للأخطاء. يتم تمثيل الكيوبتات باستخدام خصائص طوبولوجية لجسيمات غير تقليدية تتحرك على سطح ثنائي الأبعاد، وتكون العمليات المنطقية مرتبطة بمسارات حركتها.

شفرة الطوروس هي نوع من شفرات تصحيح الأخطاء الكمومية الطوبولوجية التي يتم تمثيلها على شبكة ثنائية الأبعاد ذات حدود دورية، تُشكل سطحًا يشبه الطوروس. تعتمد على مؤثرات تثبيت (Stabilizers) تُستخدم لاكتشاف وتصحيح الأخطاء الكمومية دون الحاجة لمعرفة مباشرة بالحالة الكمومية المخزنة.

الترانسمون هو نوع من الكيوبتات فائقة التوصيل، يُصمم لتقليل الحساسية للضوضاء الكهربائية مقارنةً بالكيوبتات السابقة مثل "Cooper-pair box". يعمل باستخدام دارات كهربائية تحتوي على وصلة جوزيفسون ومكثف، ما يجعله أكثر استقرارًا وأكثر قابلية للتكامل في أنظمة كمومية كبيرة.

الكيوبت المحبوس بالأيونات هو نوع من الكيوبتات الكمومية تُستخدم فيه أيونات (ذرات مشحونة) تُحبس باستخدام مصائد كهربائية أو مغناطيسية، ويتم التلاعب بحالتها الكمومية باستخدام الليزر. يعتبر من أكثر الأنواع دقة في قراءة وكتابة المعلومات الكمومية، مع معدلات خطأ منخفضة نسبيًا.

نظام المصائد الأيونية هو منصة فيزيائية للحوسبة الكمومية تُحصَر فيها أيونات ذرية مفردة وتُثبَّت باستخدام حقول كهرومغناطيسية متذبذبة (غالبًا مصيدة پول الخطية)، ثم تُبرَّد بالليزر حتى تصل إلى الحالة الحركية الدنيا. ويُرمَّز الكيوبت في حالات إلكترونية داخلية طويلة العمر لكل أيون، وفق أحد نموذجين شائعين: «الكيوبت الضوئي»، الذي يُرمَّز في مستويين يربط بينهما انتقال ضوئي ضيق، أو «كيوبت البنية فوق الدقيقة (زيمان)»، الذي يُرمَّز في مستويين فرعيين طويلي العمر ضمن الحالة الإلكترونية الأرضية. وتُنفَّذ البوابات أحادية الكيوبت بنبضات ليزر أو موجات دقيقة تُحرِّض انتقالات متماسكة بين هذين المستويين، بينما تستغل بوابات التشابك ثنائية الكيوبت أنماط الحركة الجماعية المشتركة للأيونات داخل المصيدة للوساطة في التفاعل بين أيونات لا تتفاعل بشكل مباشر. وتتميّز أنظمة المصائد الأيونية بأزمنة ترابط طويلة، وبوابات عالية الدقة، وقابلية اتصال شاملة بين جميع الكيوبتات ضمن المصيدة الواحدة، واستُخدمت لتحقيق بعض أعلى البوابات المنطقية الكمومية دقةً ومحاكاات كمومية صغيرة النطاق حتى الآن.

إلغاء الحساب هو تقنية تُستخدم في الدوائر الكمومية القابلة للعكس لإزالة القيم الوسيطة (التي تُسمى أحيانًا "قمامة") الناتجة عن العمليات الكمومية، بحيث لا تبقى هذه القيم في النظام وتؤثر على بقية العمليات أو تقيس بشكل غير مرغوب فيه. هذه التقنية تُعد خطوة أساسية في تصميم خوارزميات كمومية فعالة.

أساس المنتج غير القابل للتمديد هو مجموعة من الحالات الكمومية المتعامدة وغير المتشابكة (product states)، لا يمكن توسيعها بإضافة أي حالة أخرى تكون أيضًا غير متشابكة ومتعامدة مع باقي المجموعة. تُستخدم هذه القواعد في فهم التقييدات البنيوية للفضاءات الكمومية وتُبرز ظواهر كمومية مثل "اللا محلية بدون تشابك".

هي مصفوفة مربعة معقدة ($A$) يكون مقلوبها مساويًا لمرافقها المنقول (Conjugate Transpose)، ويرمز لها رياضيًا بالمعادلة: $A^{\dagger}A = AA^{\dagger} = I$، حيث $I$ هي مصفوفة الوحدة، و$A^{\dagger}$ هو مرافق المصفوفة المنقول.

الخوارزمية الكمومية التغايرية هي نموذج هجيني من الخوارزميات التي تستخدم كلاً من الحواسيب الكمومية والكلاسيكية معًا لإيجاد حلول تقريبية لمشكلات تحسين معقدة. يقوم الحاسوب الكمومي بإعداد حالات كمومية باستخدام دارات قابلة للضبط، بينما يُستخدم الحاسوب الكلاسيكي لضبط هذه المعلمات عبر عمليات تحسين متكررة بهدف تقليل دالة الهدف.

خوارزمية هجينة كمومية-كلاسيكية تجد أصغر قيمة ذاتية (طاقة الحالة الأرضية) لهاملتونيان كيميائي أو فيزيائي. يُعدّ الحاسوب الكمومي دالة الحالة، ويُحسّن الحاسوب الكلاسيكي معاملاتها.

تقنية لتخفيف الأخطاء الكمومية تعتمد على استخدام نسخ متعددة من الحالة الكمومية نفسها لاستخلاص قيم توقع أكثر دقة، مما يقلل تأثير الضوضاء دون الحاجة إلى تصحيح أخطاء كمومي كامل.

الكيوبتات الافتراضية ليست كيوبتات فيزيائية حقيقية، وإنما تمثيلات رياضية تُستخدم لمحاكاة الدوائر والخوارزميات الكمومية على الحواسيب الكلاسيكية. يُمكن إنشاء كيوبت افتراضي عن طريق ترميز عدة كيوبتات فيزيائية ضمن كيوبت منطقي واحد.

الضوء المرئي هو النطاق من الطيف الكهرومغناطيسي الذي يحتوي على أطوال موجية يمكن للعين البشرية إدراكها، ويقع عادةً بين 380 و750 نانومتر. يُمثل الضوء المرئي جزءًا صغيرًا فقط من الطيف الكهرومغناطيسي ويُعد المصدر الرئيسي للإشعاع في العديد من التجارب والأنظمة الكمومية.

مقياس عدم اليقين في الحالة الكمومية، يُعرَّف بـ S(ρ) = −Tr(ρ log₂ ρ). تساوي صفراً للحالات النقية وتبلغ أقصاها log₂(d) للحالة المختلطة المتساوية الأوزان في فضاء بُعده d.

في الخوارزميات الكمومية، يشير مصطلح "البدء الدافئ" إلى تقنية يتم فيها استخدام حل أولي أو معلمات محسّنة مسبقًا من تجربة سابقة كنقطة انطلاق لخوارزمية تغايرية جديدة. الهدف هو تقليل عدد الدورات أو التكرارات اللازمة للوصول إلى الحل الأمثل.

دالة الموجة في فيزياء الكم هي نموذج رياضي يُمثل الحالة الكمومية لنظام ما. تُستخدم دالة الموجة لتحديد احتمالية أن تكون الجسيمات في مواضع أو حالات معينة، وتشمل متغيرات مثل الموضع، والزخم، والزمان، والدوران المغزلي (Spin).

قياس أساس X هو نوع من القياسات الكمومية يُجرى في الأساس الذي تُعبر فيه حالات الكيوبت عن تراكب الحالتين الأساسيتين |0⟩ و|1⟩.

تقنية لتخفيف الأخطاء الكمومية تعتمد على تنفيذ الدائرة الكمية عند مستويات مختلفة من الضوضاء، ثم استقراء النتائج رياضيًا لتقدير النتيجة التي يُتوقع الحصول عليها في حالة انعدام الضوضاء.

حساب ZX هو صيغة رسومية لتمثيل العمليات الكمومية، يعتمد على مخططات تُسمى مخططات ZX. تُستخدم هذه المخططات لتحليل، تبسيط، وإثبات خصائص الدوائر الكمومية، وتعتمد على نوعين من العقد: Z-spiders وX-spiders، المرتبطين بالحالات الأساسية Z وX.