اكتشاف «الحلقة المفقودة» التي يمكن أن توفر تقنية الإنترنت الكمومية

قبل أن تتمكن أجهزة الكمبيوتر الكمومية والشبكات من تحقيق إمكاناتها الهائلة، واجه العلماء العديد من المشكلات الصعبة. لكن دراسة جديدة نشرت بمجلة «نيتشر» العلمية تحدد حلاً محتملاً لإحدى هذه المشكلات، وذلك حسبما نشر موقع «ساينس إليرت» العلمي المتخصص.
وحسب الموقع، كشفت الدراسة الجديدة ان مادة السيليكون التي تُصنع منها مكونات الحوسبة الكلاسيكية أظهرت أن لدينا إمكانية تخزين البتات الكمية أيضًا. فهذه البتات الكمومية (الكيوبتات) هي مفتاح المستوى التالي لأداء الحوسبة الكمومية؛ وهي تأتي في أنواع مختلفة.
وفي هذا الاطار، تعد كيوبتات السيليكون أحد الأنواع التي تمكن الفيزيائيون من الحصول عليها بشكل أكثر تقدمًا واستقرارًا بمرور الوقت. لكن هناك أيضًا مسألة ربطها معًا على نطاق واسع.
وان ما يُظهره البحث الجديد هو أن بعض العيوب في السيليكون (المعروفة باسم مراكز T) يمكن أن تعمل كروابط فوتونية (أو قائمة على الضوء) بين الكيوبتات.
ولتوضيح الأمر أكثر، يقول عالم الفيزياء الكمومية ستيفاني سيمونز من جامعة سيمون فريزر في كندا «إن الباعث مثل مركز T الذي يجمع بين الكيوبتات الدورانية عالية الأداء وتوليد الفوتون البصري مثالي لصنع أجهزة كمبيوتر كمومية قابلة للتطوير». مضيفا «يمكنه التعامل مع المعالجة والاتصالات معًا، بدلاً من الحاجة إلى واجهة بين تقنيتين كميتين مختلفتين، واحدة للمعالجة والأخرى للاتصالات»؛ بمعنى آخر، إنه نظام أكثر كفاءة وربما يكون أسهل في البناء.
وقد أفاد الباحثون بأن هذه هي المرة الأولى التي تتم فيها ملاحظة هذا النوع من نشاط الجسيمات الكمومية بصريًا في السيليكون والمزيد من الأدلة على أنها طريقة قابلة للتطبيق للمضي قدمًا.
وهناك فائدة أخرى أيضًا هي بعث مراكز T الضوء بنفس الطول الموجي الذي تستخدمه اتصالات الألياف الحالية وشبكات معدات الاتصالات. ومن شأن ذلك أن يجعل طرح تكنولوجيا الإنترنت الكمومية أكثر وضوحًا.
ووفق سيمونز «باستخدام مراكز T، يمكننا بناء معالجات كمومية تتواصل بطبيعتها مع المعالجات الأخرى... وعندما يتمكن كيوبت السيليكون الخاص بنا من التواصل عن طريق إصدار فوتونات (ضوء) في نفس النطاق المستخدم في مراكز البيانات وشبكات الألياف، فإننا سنحصل على نفس الفوائد لربط ملايين الكيوبتات اللازمة للحوسبة الكمومية».
وقد أنتج الباحثون عشرات الآلاف من المايكروبوكسات الصغيرة على رقائق السيليكون باستخدام تقنيات الفحص المجهري الخاصة للتأكد من أن كل جهاز من هذه الأجهزة الصغيرة يحتوي على عدد صغير من مراكز T التي يمكن معالجتها والتحكم بها بشكل فردي.
وهناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به؛ إذ يجب جعل الكيوبتات أكثر موثوقية ودقة حتى يمكن استخدامها بشكل صحيح، لكن هذا البحث يجعلنا نقترب خطوة أخرى مهمة نحو مستقبل الحوسبة الكمومية.
وإذا كان من الممكن أن يعتمد هذا المستقبل على السيليكون فعندئذٍ لدينا بالفعل سنوات من الخبرة في التصنيع والمعدات لندعو إليها، وهذا بدوره يعني انتقالًا أكثر سلاسة إلى الحوسبة الكمومية على نطاق واسع.