إحدى التحديات الرئيسية لجعل الحوسبة الكمية تعمل بطريقة عملية ومفيدة، هي التعامل مع درجة الحرارة، والقدرة على صنع آلة لا تحتاج إلى درجات حرارة منخفضة للغاية، يُحتفَظ بها في المختبر لتبقى مستقرةً بما يكفي لتعمل.
وجد العلماء الآن تقنية جديدة للحصول على الكيوبتات (Qubits)، الوحدات الأساسية للحوسبة الكمية. تعمل هذه التقنية في درجة حرارة الغرفة، ما يعني أننا اقتربنا جدًا من توفير الحوسبة الكمية لعامة الناس.
تعمل معظم الكيوبتات حتى الآن على مواد فائقة التوصيل أو بوصفها ذرات مفردة، لكن بدلًا من ذلك، حاول العلماء استخدام عيوب المواد في صنع الكيوبتات، وهي طريقة أبسط وأكثر فاعلية لتشغيل الكيوبتات على النحو المطلوب.
رغم تصنيف كربيد السيليكون بوصفه مادةً حاملة للكيوبتات، كانت المشكلة تكمن في جعل هذه الكيوبتات مستقرة بما يكفي لاستخدامها. يُحدِّد البحث الجديد التعديلات الهيكلية اللازمة لجعل التركيب يعمل.
يقول الفيزيائي إيغور أبريكوسوف من جامعة لينشوبينغ في السويد: «من أجل صنع كيوبت، تُستثار نقطة خلل في الشبكة البلورية بواسطة الليزر، وعندما ينبعث الفوتون يبدأ هذا العيب باللمعان. وقد ثبت سابقًا ملاحظة 6 قمم في لمعان كربيد السيليكون، وسُميت PL1 – PL6. اكتشفنا أن هذا يعود إلى عيب محدد، حيث تظهر طبقة ذرية واحدة معزولة، تُسمى خطأ التراص، بالقرب من موقعين شاغرين في الشبكة».
تمت تجربة مثل هذه التعديلات على المستوى الذري من قبل، إذ تمكن الباحثون العام الماضي من الحصول على كيوبتات مستقرة تعمل في العيوب الماسية تحت درجة حرارة الغرفة، من طريق استبدال ذرة كربون بذرة نيتروجين.
إن كربيد السيليكون أكثر وفرة وأقل تكلفة من الألماس، ما يجعل البحث الجديد واعدًا، ومع ذلك ما زال الفريق في مرحلة صياغة الفكرة، أما التجربة الفعلية باستخدام ترسيب البخار الكيميائي فلم تُجرى بعد.
يعترف الباحثون بأن التحديات لا تزال قائمة، لكن التطورات الأخيرة في الهندسة ثلاثية الأبعاد تجعل صنع هذا النوع من العيوب أكثر قابلية للتطبيق من أي وقت مضى. سيكون الطريق طويلًا، لكننا سنحقق الهدف.
على عكس الصفر والواحد، وحدات الحوسبة الكلاسيكية، بوسع الكيوبتات أن تكون في حالات متعددة في نفس الوقت، ما يزيد من قوة الحوسبة المحتملة كثيرًا، ويفتح إمكانية معالجة المشكلات التي ما زالت أكثر الحواسيب تطورًا اليوم عاجزة أمامها.
ستكون نتائج هذه الدراسة مفيدةً لوقت طويل قبل وصول الحوسبة الكمومية لعامة الناس، ويُمكن أيضًا استخدامها لتطوير أدوات علمية دقيقة، بما في ذلك أجهزة القياس المغناطيسية وأجهزة الاستشعار الحيوية.
اقرأ أيضًا:
غوغل تدعي وصولها لنقطة التفوق الكمومي
حواسيب المستقبل: الحواسيب العصبونية والحواسيب الكمومية
ترجمة: محمد رشود
تدقيق: أنس شيخ
مراجعة: أكرم محيي الدين
