تقدم علمي جديد يجعل الكمبيوتر الكمي في مقدمة الاستخدامات

تتمثل إحدى تحديات الوصول إلى الإمكانات الكاملة للحوسبة الكمومية، في اكتشاف كيفية جعل ملايين الكيوبت تعمل معًا، تلك المكافئات الكمية للبايت الكلاسيكية التي تخزن بطريقة 1 أو 0 في أجهزة الكمبيوتر التقليدية.

وتمكن العلماء في جامعة 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.

الكبيوتر الكمي على مشارف الاستخدام

يوضح هذا 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.

ستواصل شركة Universal Quantum، وهي شركة ناشئة انبثقت من جامعة ساسكس، تطوير التكنولوجيا، بحسب البحث الذي نُشر في مجلة Nature Communications.

وأظهر الفريق نقلًا سريعًا ومتماسكًا للأيونات باستخدام روابط المادة الكمومية، “، بحسب عالمة الكم مريم أختار، التي قادت بحثًا عن النموذج الأولي أثناء وجودها في جامعة ساسكس.

وأضافت أختار: “تؤكد هذه التجربة على صحة البنية الفريدة التي طورتها شركة Universal Quantum، مما يوفر طريقًا مثيرًا نحو الحوسبة الكمومية على نطاق واسع حقًا”.

واستخدم 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 كمي.

نجاح غير مسبوق

في 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.

هذا التقدم الجديد يشير إلى أن هناك مجالا لامتلاك المئات أو حتى الآلاف من رقاقات الحوسبة الكمومية المتصلة بهذه الطريقة ، بأقل قدر من البيانات أو فقدان الدقة.

هناك أكثر من طريقة لبناء رقاقة كمية: في هذه الحالة، استخدمت الهندسة المعمارية أيونات ذرية محاصرة كوحدات كيوبت للحصول على أفضل استقرار وموثوقية ودائرة جهاز مقترن بالشحن من أجل نقل فائق للشحنة الكهربائية.

يقول عالم الكم وينفريد هينسنجر من جامعة ساسكس: “مع نمو أجهزة الكمبيوتر الكمومية، سنكون مقيدًا في النهاية بحجم الرقاقة الدقيقة، مما يحد من عدد البايتات الكمية التي يمكن أن تستوعبها هذه الشريحة”.

ويضيف: “على هذا النحو، كنا نعلم أن النهج المعياري هو المفتاح لجعل أجهزة الكمبيوتر الكمومية قوية بما يكفي لحل مشاكل الصناعة المتغيرة”.

ما مدى فائدة أجهزة الكمبيوتر الكمي؟

وتشمل الأغراض التي يمكن أن توضع فيها أجهزة الكمبيوتر الكمومية في النهاية تطوير مواد جديدة، والبحث في العلاجات الدوائية، وتحسينات الأمن السيبراني، ونماذج تغير المناخ.

على الرغم من وجود أجهزة الكمبيوتر الكمية اليوم، إلا أنها محدودة النطاق مقارنة بما يمكن أن تصبح عليه في النهاية، فهي تمثل مشروعات بحثية أكثر من أجهزة يمكن استخدامها عمليًا وبرمجتها.

التقدم الذي أحرزه العلماء في ساسكس تأخذنا نحو تحقيق كامل إمكانات الحوسبة الكمية، وتطوير طرق لتسخير ملايين الكيوبتات هو جزء حيوي من ذلك.

يقول عالم الكم سيباستيان ويدت من جامعة ساسكس: “تُظهر هذه النتائج المثيرة الإمكانات الرائعة لأجهزة الكمبيوتر الكمومية الخاصة بـ Universal Quantum لتصبح قوية بما يكفي لإطلاق العنان للعديد من تطبيقات الحوسبة الكمومية التي تغير الحياة”.