حققت الحواسيب الكمومية نجاحًا جديدًا من خلال التحكم الكامل في معالج كمومي من 6 كيوبتات من السيليكون، التي عدّها العلماء نقطة تحول رئيسيةً في مجال التكنولوجيا.
يمكن للكيوبتات (كل بت كمي: يعادل بتات الحوسبة التقليدية) معالجة الكثير من المعلومات، وبفضل فيزياء الكم يمكن التعبير عنها في حالتين في الوقت نفسه، بدلاً من مجرد 1 أو 0.
يُعد الحصول على عدد كيوبتات كبير أمرًا صعبًا، إذ يمكن تشغيلها في السيليكون (المادة المستخدمة في الأجهزة الإلكترونية اليوم) وبالتالي جعل التكنولوجيا أكثر قابليةً للتطبيق.
يقول ستيفان فيليبس وهو باحث في الحوسبة الكمومية من جامعة دلفت للتكنولوجيا في هولندا: «يكمن التحدي في الحوسبة الكمومية اليوم في شقين هما: تطوير كيوبتات ذات جودة كافية، وتطوير بنية تسمح لنا بإنشاء أنظمة كبيرة من الكيوبتات. نحن نعمل على هذا، ونهدف لبناء كمبيوتر كمي ضخم ونسير في الاتجاه الصحيح لذلك».
تصنع الكيوبتات من إلكترونات فردية مثبتة على خط بطول 90 نانومترًا (يبلغ قطر شعرة الإنسان حوالي 75000 نانومتر) ومن ثم يوضع هذا الخط من النقاط الكمومية في السيليكون باستخدام هيكل مشابه للترانزستورات المستخدمة في المعالجات القياسية.
تمكن الفريق من التحكم بنجاح في دورانها بإدخال تحسينات دقيقة على طريقة تحضير الإلكترونات، وإدارتها، ومراقبتها تحديدًا الخاصية الميكانيكية الكمومية التي تمكن حالة الكيوبت.
تمكن الباحثون أيضًا من إنشاء بوابات منطقية، وأنظمة تشابك من إلكترونين أو ثلاثة عند الطلب بنسب خطأ صغيرة.
استخدم الباحثون إشعاع الميكروويف والمجالات المغناطيسية والقدرة الكهربائية، للتحكم في دوران الإلكترون وقراءته وتشغيله على شكل كيوبتات، بالإضافة إلى تفاعلها مع بعضها بعضًا عند الحاجة.
يقول المهندس الكهربائي ليفين فاندرسيبين من جامعة دلفت للتكنولوجيا: «ندفع غلاف عدد من الكيوبتات في السيليكون بدقة عالية في هذا البحث، بالإضافة لدقة عالية لبوابة كيوبت واحدة، ودقة عالية في حالة 2 من الكيوبت. وتظهر كل هذه الخصائص معًا في تجربة واحدة على عدد كيوبتات قياسي».
أُنشِئت 3 معالجات كيوبت حتى الآن بنجاح في السيليكون مع إمكانية التحكم بها بجودة عالية – لذلك نحن نتحدث عن قفزة كبيرة فيما يتعلق بهذا النوع من الكيوبت.
توجدطرق مختلفة لإنشاء الكيوبتات بما في ذلك الموصلات الفائقة -التي تٌشغل العديد من الكيوبتات معًا – وما يزال العلماء يكتشفون الطريقة الأمثل لاعتمادها.
ميزة السيليكون هي أن سلاسل التصنيع والتوريد متوفرة؛ أي الانتقال من المختبر إلى الآلة بسيط، وهو ما ينعكس إيجابًا على الكيوبت.
يقول المهندس الكهربائي ماتيوز مادزيك من جامعة دلفت للتكنولوجيا: «يمكن زيادة عدد كيوبتات دوران السيليكون بدقة عالية كما في حالة الكيوبتات الفردية عن طريق الهندسة الدقيقة واستخدام هذا البحث لإضافة المزيد من الكيوبتات عند تكرار الدراسة».
اقرأ أيضًا:
تجربة جديدة قد تفتح الأفق أمام حل أحد أهم التحديات في مجال الحوسبة الكمومية
في سابقة علمية في مجال الحوسبة الكمية، اكتمال العمل على أول دارة كمية
ترجمة: عمرو أحمد حمدان
تدقيق: منال توفيق الضللي
