انتهيت اليوم من رصد درجات مادة Quantum Architecture and Algorithms المقدمة من قسم هندسة الحاسب بجامعة الملك فهد. كانت تجربة ممتعة و مخيفة في نفس الوقت. تجربة مخيفة لأن المادة تقدم لأول مرة في الجامعة (حسب علمي لايوجد مادة مشابهة لها في الجامعات السعودية). (يتبع)
#KFUPM
#KFUPM
وتجربة ممتعة لأني كنت على الطرف الآخر من مجموعة طلاب متميزين من ثلاثة أقسام مختلفة: هندسة حاسب، علوم حاسب، وفيزياء (بينهم طالب بتخصصين -فيزياء وهندسة كهربائية- مع تجربة بحثية ناجحة في مجال الحوسبة الكمية بجامعة بيركلي).
على الصعيد الشخصي كانت تجربة ثرية لأن اهتمامي بهذا الموضوع تحول الى مادة علمية قدمتها على مدى فصل دراسي كامل. ولا شك أن هذا أحد أهم الأسباب التي دفعتني للعمل الأكاديمي.
المادة جزء من برنامج التخصص الدقيق في الحوسبة الكمية (CX) وهو احد البرامج ال21 التي أطلقتها الجامعة مطلع العام الدراسي. ويتكون البرنامج ايضا من ثلاثة مواد اخرى: مادتين من قسم الفيزياء ومادة من قسم علوم الحاسب
Cryptography in Quantum Era.
cx.kfupm.edu.sa
Cryptography in Quantum Era.
cx.kfupm.edu.sa
تركز المادة على تقديم الأساسيات في الحوسبة الكمية من ناحية علوم وهندسة الحاسب الآلي (مثل البوابات والدوائر والخوارزميات الكمية). تم تحديد المخرجات التالية لهذه المادة:
١- القدرة على تحديد الفروقات بين الحوسبة الكمية والحوسبة الكلاسيكية
١- القدرة على تحديد الفروقات بين الحوسبة الكمية والحوسبة الكلاسيكية
٢- القدرة على فهم وشرح طريقة عمل عتاد وخوارزميات الحوسبة الكمية
٣- القدرة على تحليل خوارزميات الحوسبة الكمية الاساسية
٤- القدرة على تصميم وكتابة برامج تعمل على انظمة الحوسبة
الكمية
للاطلاع على وصف ومنهج المادة (faculty.kfupm.edu.sa)
٣- القدرة على تحليل خوارزميات الحوسبة الكمية الاساسية
٤- القدرة على تصميم وكتابة برامج تعمل على انظمة الحوسبة
الكمية
للاطلاع على وصف ومنهج المادة (faculty.kfupm.edu.sa)
واجهتنا عدد من التحديات عند تطوير هذه المادة
١- ندرة المواد المشابهة في المرحلة الجامعية. يوجد عدد كبير من المواد المتقدمة في الجامعات الأمريكية والأوروبية. ولكن وجدنا أن الأغلب لا تتناسب مع مستوى طلاب الجامعة.
١- ندرة المواد المشابهة في المرحلة الجامعية. يوجد عدد كبير من المواد المتقدمة في الجامعات الأمريكية والأوروبية. ولكن وجدنا أن الأغلب لا تتناسب مع مستوى طلاب الجامعة.
٢- تم تطوير المادة لعرضها على طلاب من تخصصات مختلفة كما ذكرت. وهذا تحدي كبير لعدم معرفتي المسبقة بخلفيات الطلاب من الأقسام الأخرى. فكان لابد من التأكد أن المادة تقدم بشكل منظم ويتناسب مع خلفيات الطلاب العلمية مع مراعاة عدم تداخل المواضيع المقدمة مع المواد الأخرى في نفس البرنامج
وجدت عدد كبير من الكتب الدراسية والمراجع العلمية لهذه المادة، لعل أهمها هو كتاب Quantum Computation and Quantum Information
والمعروف ب Mike and Ike
لكن وجدت أن الكتاب يعتبر متقدم جدا للمرحلة الجامعية ويناسب للباحثين أكثر
والمعروف ب Mike and Ike
لكن وجدت أن الكتاب يعتبر متقدم جدا للمرحلة الجامعية ويناسب للباحثين أكثر
استقر الخيار على كتاب
Quantum Computing for Computer Scientists.
يبدأ الكتاب في فصوله الأولى بمراجعة مفصلة للجبر الخطي والأعداد التخيلية. في الفصل الثالث من الكتاب يبدأ باستخدام هذه المفاهيم في مقارنة جميلة بين “النظام الكلاسيكي” و “النظام الرقمي”.
Quantum Computing for Computer Scientists.
يبدأ الكتاب في فصوله الأولى بمراجعة مفصلة للجبر الخطي والأعداد التخيلية. في الفصل الثالث من الكتاب يبدأ باستخدام هذه المفاهيم في مقارنة جميلة بين “النظام الكلاسيكي” و “النظام الرقمي”.
وينتهي الكتاب بشرح جيد جدا لعدد من الخوارزميات الأساسية ابتداءا من Deutsch وانتهاء ب Shore’s مع الشرح بالتفصيل. لكن أفضل ميزة في الكتاب هو وجود أمثلة وأسئلة تدريبية للطلاب.
أيضا اعتمدت على كتب اخرى كمراجع مثل
Quantum Computing for Everyone
والذي اعتبره أفضل كتاب يتناول الحوسبة الكمية بأسلوب مبسط وسلس (ومرح) مع عدد لابأس من الأمثلة الجميلة و البسيطة للفهم.
Quantum Computing for Everyone
والذي اعتبره أفضل كتاب يتناول الحوسبة الكمية بأسلوب مبسط وسلس (ومرح) مع عدد لابأس من الأمثلة الجميلة و البسيطة للفهم.
أيضا لاغنى عن كتاب
Quantum Computing Since Democritus
وهو من تأليف Scoot Aaronson أحد أهم علماء الحاسب المتخصصين بالحوسبة الكمية. ما يميز الكتاب هو اعطاء بعد نظري (وفلسفي) عن الحوسبة الكمية مع التركيز على علم ال Computational Complexity و ال Quantum Complexity Theory
Quantum Computing Since Democritus
وهو من تأليف Scoot Aaronson أحد أهم علماء الحاسب المتخصصين بالحوسبة الكمية. ما يميز الكتاب هو اعطاء بعد نظري (وفلسفي) عن الحوسبة الكمية مع التركيز على علم ال Computational Complexity و ال Quantum Complexity Theory
حضرت له محاضرة في جامعة بوردو أيام الدكتوراة. في بداية المحاضرة ذكر أن الفيزيائيين يخدعوننا بأن الحوسبة الكمية صعبة ومعقدة بينما هي أسهل من ذلك بكثير 😀
youtube.com
youtube.com
وله مقولة أن الحوسبة الكمية هو تطور طبيعي لعلوم الحاسب انطلاقا من علم الاحتمالات. ولكن الفيزيائيين سبقوا علماء الرياضيات والحاسب بها (يقصد ريتشارد فينمان في ورقته العلمية المشهورة Simulating Physics with Computers)
وأيضا من المراجع كتاب ابنتي المفضل Quantum Physics for Babies
🤣
🤣
قمنا باستخدام منصة IBM Q Experience و مكتبة Qiskit لكتابة وتشغيل عدد من البرامج التطبيقية. في أحد الواجبات طلبت من الطلاب عمل Quantum Full Adder باستخدام البوابات الكمية وتطبيق خوارزمية دويتش بشكل مبسط.
هناك العديد من الأفكار التجريبية والبحثية التي نرغب في تطبيقها مستقبلا باذن الله، لكن أهمها هو تكوين فريق للمشاركة في مسابقة IBM Quantum Awards
ibmquantumawards.com
ibmquantumawards.com
هل سأعيد التجربة مرة أخرى؟ نعم، بكل تأكيد. سأقوم في الفصل القادم بعرض نسخة متقدمة من المادة لمرحلة الماجستير MX في تخصص الحوسبة الكمية. سأعتمد في هذه المادة على كتاب Mike and Ike لتقديم محتوى أكثر عمقا.
الجدير بالذكر أن قسم هندسة الحاسب الآلي اعتمد هذه المادة ضمن برنامج الماجستير في الحوسبة الفائقة والحوسبة السحابية والذي سيرى النور قريبا ان شاء الله.
مجال الحوسبة الكمية واعد وفي تطور مستمر وهائل. نسعى أن تقوم الجامعة بدور ريادي في مجال الحوسبة الكمية وأن تضع السعودية في مقدمة الدول المهتمة بهذا المجال.
#KFUPM
#KFUPM
عفواً .. مقارنة بين النظام الكلاسيكي و"النظام الكمي"
جاري تحميل الاقتراحات...