اختراق علمي جديد يقرّبنا أكثر من أجهزة الكمبيوتر الكمومية الفائقة

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».