كشفت الصين النقاب عن جيل جديد من المنصات السحابية للحوسبة الكمومية تُمكن الباحثين من أداء مهام حسابية معقدة، ما يسمح للعامة بتجربة الحوسبة الكمومية بسرعة ميكروثانية.
وتم إصدار المنصة، التي طورتها بشكل مشترك أكاديمية بكين لعلوم المعلومات الكمومية ومعهد الفيزياء التابع لأكاديمية العلوم الصينية وجامعة تسينغهوا، في «منتدى تشونغقوانتسون 2023» الجاري في بكين، وذلك وفق ما نشرت وكالة أنباء «شينخوا» الصينية، اليوم (الأحد).
ووفق الوكالة، يُمكن للمنصة المذكورة تجميع قوة الحوسبة الكمومية لثلاث رقائق كمومية فائقة التوصيل تتميز بـ 136 و 18 و 10 كيوبت على التوالي، على مسافة مكانية مادية تبلغ 50 كيلومترا.
وفي هذا الاطار، اجتذبت المنصة، التي كانت مفتوحة للاختبار منذ نوفمبر (تشرين الثاني) الماضي، أكثر من 2000 مستخدم محلي وأجنبي لتشغيل مهام الحوسبة الكمومية أكثر من 500 ألف مرة. وكان أداؤها مستقرا وفعالا، وفقا لأكاديمية بكين لعلوم المعلومات الكمومية.
جدير بالذكر، ان المنصة تتوافق مع لغة التجميع الكمومية المفتوحة، وتوفر أيضا واجهة رسومية للبرمجة المريحة.
وتستخدم بعض فرق البحث المنصة لتوظيف الرقائق الكمومية عن بعد لخدمة البحث العلمي الخاص بها وبناء برامج التطبيقات، حيث ما زال البناء البيئي للحوسبة الكمومية قيد التنفيذ.
وفي تعليق على هذا الأمر، قال فان هنغ الباحث بمعهد الفيزياء التابع لأكاديمية العلوم الصينية «يجب بناء بيئة الحوسبة الكمومية على منصة سحابية، لذلك يجب علينا تطوير منصة سحابية في أقرب وقت ممكن».
يمكن النظر إلى الأشياء الدقيقة عن كثب أكثر من أي وقت مضى من خلال إرسال الضوء المتشابك عبر مسارات مختلفة وإعادة تجميع موجاته، ما يؤدي إلى مضاعفة الدقة بشكل فعال دون التعقيد المعتاد المتمثل بزيادة طاقة الضوء بشكل كبير. حيث تم تعزيز دقة المجاهر الضوئية بشكل كبير بفضل الاستخدام الذكي لظاهرة شائعة في فيزياء الكم يطلق عليها «الفحص المجهري الكمي» (QMC)، طورها باحثون بمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (Caltech) في الولايات المتحدة. مبينين أن التطوير الجديد مناسب بشكل خاص لفحص الأنسجة والجزيئات الحيوية لاكتشاف الأمراض أو دراسة انتشارها، وفق ما نشر موقع «ساينس إليرت» العلمي المتخصص، نقلا عن مجلة «Nature Communications» العلمية.
وكتب الباحثون في ورقتهم المنشورة «إن الجمع بين السرعة المحسّنة، ونسبة التباين المحسّنة إلى الضوضاء ومقاومة الضوء الشارد الأكثر قوة والدقة الفائقة والإضاءة المنخفضة الكثافة يمكّن QMC من التصوير الحيوي».
ومثلما يرتبط حذاءان تم شراؤهما من متجر ليناسبا القدم اليمنى واليسرى، يمكن أيضا ربط الجسيمات رياضيا بعدة طرق. وفقط في النظام الكمي، أشياء مثل الأحذية والإلكترونات لا تستقر حقا في أي من تلك الحالات حتى تتم ملاحظتها. إنها مجرد احتمالات وربما أفضل وصف لها أنها موجة.
وفي QMC، كانت الجسيمات المعنية عبارة عن فوتونات أو جسيمات ضوئية تُعرف باسم biphotons بمجرد تشابكها في زوج.
والتطوير الجديد تم من خلال نوع خاص من الكريستال مصنوع من بورات الباريوم البيتا (BBO). فعندما يتم تسليط ضوء الليزر عبر البلورة، يتم تحويل جزء صغير جدا من الفوتونات (حوالى واحد في المليون) إلى ثنائي الفوتونات. حيث تمكن الباحثون بعد ذلك من فصل البيفوتونات مرة أخرى، عبر شبكة من المرايا والعدسات والموشورات.
وفيما يتم إرسال فوتون واحد من خلال المادة قيد الدراسة، يتم تحليل الفوتون الآخر. وكونه متشابكا، فإن الارتباطات المقاسة في أي من الفوتونين ستقول أيضا شيئا عن رحلة شريكه. إنه أساس تقنية أخرى جديدة إلى حد ما تسمى «تصوير الأشباح».
ومع ذلك، فإن هذا العمل المزدوج المتشابك له خدعة أخرى في جعبته. إذ تمتلك البيفوتونات ضعف زخم الفوتونات، ما يعني أيضا أن أطوالها الموجية تنخفض إلى النصف. ويعني نصف الطول الموجي للضوء، وهي دقة أعلى لمجهر الضوء.
فعادة ما يحمل الضوء ذو الأطوال الموجية الأقصر طاقة أكبر، والتي يمكن أن تلحق الضرر بالخلايا قيد الدراسة عند نقطة معينة. ففكر الفريق في الفرق بين الموجات الراديوية الطويلة غير الضارة مقابل الأشعة فوق البنفسجية الأقوى والأقوى والتي يمكن أن تكسر الحمض النووي وتسبب حروق الشمس. وبينما تقلل عملية التشابك الطول الموجي إلى النصف، فإنها لا تزيد من طاقة الفوتونات الفردية.
وفي توضيح أكثر لهذا الأمر، يقول المهندس الطبي ليهونغ وانغ من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (Caltech) «ان الخلايا لا تحب ضوء الأشعة فوق البنفسجية. ولكن إذا تمكنا من استخدام ضوء 400 نانومتر لتصوير الخلية وتحقيق تأثير 200 نانومتر من الضوء، وهو الأشعة فوق البنفسجية، فسنحصل على دقة الأشعة فوق البنفسجية». وهناك مجال للتحسين في هذا النظام أيضا، بما في ذلك تسريع التصوير والقدرة على تشابك المزيد من الفوتونات معا، وزيادة الدقة بشكل أكبر. مع ذلك، فإن إضافة المزيد من الفوتونات يعني أن احتمال حدوث تشابك (واحد في المليون بالفعل) سينخفض أكثر.
ونظرا لأن من السهل تعطيل التشابك عن طريق التفاعلات مع البيئة، فإن زيادة عدد الفوتونات في نظام ما يزيد من احتمال تفاعل الفوتونات الفردية مع البيئة بدلا من تفاعل بعضها مع بعض.
وبينما تمت تجربة التصوير باستخدام البيفوتون من قبل، قام الباحثون وراء الإعداد الجديد بإجراء العديد من التحسينات خلال العملية، واختبروها عمليا؛ ما يجعلها واحدة من أكثر التقنيات الواعدة من نوعها.
طور علماء صينيون طريقة لتوزيع المفاتيح الكمومية العالية الأداء، ما يمثل خطوة أقرب لشبكة الاتصالات الكمومية القائمة على الألياف؛ فقد تمكن الباحثون بجامعتي العلوم والتكنولوجيا الصينية وتسينغهوا، من تحقيق توزيع المفاتيح الكمومية التجريبية لأول مرة، حسبما ذكرت «صحيفة العلوم والتكنولوجيا اليومية» اليوم (الاثنين)، وفق ما نشرت وكالة أنباء «شينخوا» الصينية.
ويعتمد توزيع المفاتيح الكمومية على خاصية فيزيائية في ميكانيكا الكم، ما يجعل من المستحيل إنشاء نسخة مستقلة ومتطابقة من حالة كمومية عشوائية غير معروفة، وبالتالي توفير طريقة غير قابلة للاختراق لتبادل الرسائل المشفرة بين المستخدمين عن بعد.
وتم تنفيذ شبكات توزيع المفاتيح الكمومية القائمة على ألياف الاتصالات، على نطاقات المدن الكبرى وبين المدن في الصين. ومع ذلك، فإن التضاؤل الأسي للمعدل الرئيسي فيما يتعلق بمسافة الإرسال يعتبر عنق الزجاجة، حسبما قال الباحثون.
وفي الدراسة الجديدة التي نشرت بمجلة «Physical Review Letters»، استخدم الباحثون اثنتين من أشعة الليزر المستقلة الجاهزة لإظهار طريقة أسهل وموفرة للتكاليف لتحقيق تحسن ملحوظ في معدل المفاتيح عند التعامل مع مسافات المدن الكبرى وبين المدن.
وقد تبين أن أداء المعدل الرئيسي قد تم تعزيزه بثلاثة أوامر من حيث الحجم عبر 304 كيلومترات من الألياف التجارية و407 كيلومترات من الألياف ذات الخسارة المنخفضة للغاية، وفقا للدراسة الجديدة. فيما قال الباحثون إنه من المرجح أن تستخدم الطريقة العالية الأداء الجاهزة للتنفيذ على نطاق واسع في شبكات الاتصالات الكمومية بين المدن في المستقبل.
مما لا شك فيه أننا سنشهد مزيداً من الابتكارات نتيجة التقاطع الملحوظ بين الذكاء الاصطناعي والروبوتات…
مُنحت جائزة نوبل للفيزياء أمس (الثلاثاء)، تقاسماً إلى الفرنسي آلان أسبيه، والأميركي جون كلاوسر، والنمساوي أنتون زيلينغر، تقديراً لاكتشافهم آليات ثورية في مجال علم المعلومات الكمية.
وأعلنت لجنة نوبل أن الباحثين السبعينيين الثلاثة كُوفئوا لأعمالهم الرائدة على صعيد «التشابك الكمومي»، وهي ظاهرة يكون فيها جزيئان كميان مترابطين بصورة كاملة، أياً كانت المسافة الفاصلة بينهما.
وقد مهد الكشف عن هذه الخاصية المذهلة، الطريق لتقنيات جديدة في الحوسبة الكمومية والاتصالات الفائقة الأمان، أو حتى أجهزة الاستشعار الكمومية الفائقة الحساسية التي تسمح بقياسات دقيقة للغاية، مثل الجاذبية في الفضاء الجوي. وأضافت اللجنة أن الفائزين الثلاثة «أجروا تجارب رائدة باستخدام حالات كمومية متشابكة، حيث يتصرف جسيمان كوحدة واحدة حتى عند فصلهما».
وقالت إيفا أولسون، عضو لجنة «نوبل» المانحة للجائزة: «بينما يتعامل الفيزيائيون غالباً مع المشكلات التي تبدو للوهلة الأولى بعيدة كل البعد عن الاهتمامات اليومية، مثل الجسيمات الدقيقة والأسرار الهائلة للمكان والزمان، توفر أبحاث العلماء الفائزين الأسس لكثير من التطبيقات العملية للعلم». ووفقاً للبيان الذي وفرته الأكاديمية السويدية الملكية للعلوم، فإن «عمل الفيزيائيين الثلاثة ركز على استكشاف كيفية تفاعل جسيمين، يتصرفان كوحدة واحدة، حتى عندما يكونان متباعدين». وهذه الظاهرة، المعروفة باسم «التشابك الكمومي»، أطلق عليها ألبرت أينشتاين اسم «العمل المخيف عن بُعد»، ومن المتوقع أن تلعب دوراً مهماً في الحوسبة الكمومية.
...المزيد
انخفضت أرباح شركة «أرامكو السعودية» خلال الربع الأول من العام الجاري بنسبة 14 في المائة على أساس…
مما لا شك فيه أننا سنشهد مزيداً من الابتكارات نتيجة التقاطع الملحوظ بين الذكاء الاصطناعي والروبوتات…
تتمثل إحدى تحديات الوصول إلى الإمكانات الكاملة للحوسبة الكمومية في اكتشاف كيفية جعل ملايين الكيوبت تعمل معًا (فتلك المكافئات الكمية للبتات الكلاسيكية تخزن 1 أو 0 في أجهزة الكمبيوتر التقليدية). لذلك تمكن العلماء بجامعة ساسكس في المملكة المتحدة من الحصول على كيوبتات تنتقل مباشرة بين شريحتين صغيرتين للكمبيوتر الكمومي وبسرعة ودقة أعلى بكثير من أي شيء شوهد من قبل بهذه التكنولوجيا.
وهذا يوضح أنه يمكن توسيع نطاق أجهزة الكمبيوتر الكمومية إلى ما وراء الحدود المادية للرقاقة الدقيقة؛ وهو عامل حاسم عندما يحتمل أن تتعامل مع ملايين الكيوبتات في نفس الجهاز. لذلك ستواصل شركة «يونيفيرسال غوانتوم» (وهي شركة ناشئة انبثقت من جامعة ساسكس) بتطوير هذه التكنولوجيا.
ومن أجل المزيد من التوضيح لهذا الأمر، قالت عالمة الكم مريم أختار التي قادت بحثًا عن النموذج الأولي أثناء وجودها بالجامعة ساسكس «أظهر الفريق نقلًا سريعًا ومتماسكًا للأيونات باستخدام روابط المادة الكمومية». مضيفة «تؤكد هذه التجربة على صحة البنية الفريدة التي طورتها شركة يونيفيرسال غوانتوم، ما يوفر طريقًا مثيرًا نحو الحوسبة الكمومية على نطاق واسع حقًا»، وذلك وفق ما نشر موقع «ساينس إليرت» العلمي المتخصص نقلا عن مجلة Nature Communications.
وفي هذا الاطار، استخدم الباحثون تقنية متخصصة أطلقوا عليها اسم «UQConnect» لإجراء عمليات النقل، باستخدام إعداد المجال الكهربائي لنقل الكيوبتات؛ وهذا يعني أنه يمكن تجميع الشرائح الدقيقة معًا بطريقة مشابهة لقطع أحجية الصور المقطوعة لبناء أجهزة كمبيوتر كمومية.
وفي حين أنه من الصعب الحفاظ على استقرار الكيوبت والتغيير، فقد حقق الفريق معدل نجاح بنسبة 99.999993 في المائة ومعدل اتصال يبلغ 2424 رابطًا في الثانية. وهناك مجال لامتلاك المئات أو حتى الآلاف من رقاقات الحوسبة الكمومية المتصلة بهذه الطريقة، بأقل قدر من البيانات أو فقدان الدقة.
كما أن هناك أكثر من طريقة لبناء رقاقة كمومية؛ وفي هذه الحالة، استخدمت هندسة معمارية أيونات ذرية محاصرة كوحدات كيوبت للحصول على أفضل استقرار وموثوقية ودائرة جهاز مقترن بالشحن من أجل نقل فائق للشحنة الكهربائية.
من جانبه، يقول عالم الكم وينفريد هينسنجر من نفس الجامعة «مع نمو أجهزة الكمبيوتر الكمومية سنكون مقيدين في النهاية بحجم الرقاقة الدقيقة، ما يحد من عدد البتات الكمية التي يمكن أن تستوعبها هذه الشريحة. وعلى هذا النحو، كنا نعلم أن النهج المعياري هو المفتاح لجعل أجهزة الكمبيوتر الكمومية قوية بما يكفي لحل مشاكل الصناعة المتغيرة».
جدير بالذكر، تشمل الأغراض التي يمكن أن توضع فيها أجهزة الكمبيوتر الكمومية في النهاية تطوير مواد جديدة والبحث في العلاجات الدوائية وتحسينات الأمن السيبراني ونماذج تغير المناخ.
وعلى الرغم من وجود أجهزة الكمبيوتر الكمومية اليوم، إلا أنها محدودة النطاق مقارنة بما يمكن أن تصبح عليه في النهاية (إنها مشاريع بحثية أكثر من الآلات التي يمكن استخدامها عمليًا وبرمجتها).
إن مثل هذه الاختراقات تأخذنا نحو تحقيق كامل إمكانات الحوسبة الكمومية وتطوير طرق لتسخير ملايين الكيوبتات؛ وهو جزء حيوي من ذلك.
بدوره، يقول عالم الكم سيباستيان ويدت من جامعة ساسكس أيضا «تُظهر هذه النتائج المثيرة الإمكانات الرائعة لأجهزة الكمبيوتر الكمومية الخاصة بيونيفيرسل غوانتوم لتصبح قوية بما يكفي لإطلاق العنان للعديد من تطبيقات الحوسبة الكمومية التي تغير الحياة».
مما لا شك فيه أننا سنشهد مزيداً من الابتكارات نتيجة التقاطع الملحوظ بين الذكاء الاصطناعي والروبوتات…
مُنحت جائزة نوبل في الفيزياء هذا العام لكل من الفرنسي آلان أسبكت، والأميركي جون إف كلوزر، والنمساوي أنطون زيلينجر لعملهم في علم المعلومات الكمومية، والذي يهتم بتأثيرات الكم في الفيزياء.
وقالت لجنة منح الجائزة في مؤتمر صحافي، إنه بيننا يعالج الفيزيائيون غالبًا المشكلات التي تبدو للوهلة الأولى بعيدة كل البعد عن الاهتمامات اليومية ، مثل الجسيمات الدقيقة والأسرار الهائلة للمكان والزمان، فإن أبحاث العلماء الثلاثة توفرالأسس للعديد من التطبيقات العملية للعلم.
وسبق أن منحت الجائزة العام الماضي أيضا، لثلاثة من العلماء هم سيوكورو مانابي وكلاوس هسلمان وجورجيو باريزي، الذين ساعد عملهم في تفسير قوى الطبيعة المعقدة والتنبؤ بها، وبالتالي توسيع فهمنا لتغير المناخ.
وبدأ أسبوع الإعلانات عن جائزة نوبل أمس الاثنين مع حصول العالم السويدي سفانتي بابو على جائزة في الطب لكشفه أسرار الحمض النووي لإنسان نياندرتال الذي قدم رؤى أساسية لنظام المناعة لدينا.
ويعلن الفائز بالكيمياء غد الأربعاء والأدب يوم الخميس، و سيتم الإعلان عن جائزة نوبل للسلام لعام 2022 يوم الجمعة وجائزة الاقتصاد في 10 أكتوبر.
ويحصل الفائزون على جائزة نقدية قدرها 10 ملايين كرونة سويدية (ما يقرب من 900 ألف دولار) وسيتم تسليمها في 10 ديسمبر (كانون الأول)، وتأتي الأموال من وصية تركها مبتكر الجائزة، المخترع السويدي ألفريد نوبل ، الذي توفي عام 1895.
«ملك القراءة»، «عاشق الكتب»... سمِّه ما شئت، فقد كان نجماً وصانعاً لنجوم الأدب. رحيل برنار بيفو أمس…