تشكل الأخطاء في أجهزة الحاسب الكمومية عقبة عند استخدامها على نطاق واسع، لكن فريقًا من العلماء يقولون أنه باستخدام ذرة الإثمد وتجربة قطة شرودنغر الفكرية، يمكن إيجاد طريقة لحل المشكلة.
استخدم العلماء تجربة فكرية شهيرة لقطة شرودنغر للتوصل إلى طريقة إزالة الأخطاء من أجهزة الحاسب الكمومية المستقبلية.
تشفّر الطريقة الجديدة المعلومات الكمومية على ذرة الإثمد التي تحتوي على ثماني حالات محتملة تمكن من تخزين البيانات بأمان أكثر من تلك الموجودة في كيوبت ثنائي الحالة القياسي أو بت كمومي.
يُعد هذا الاختراق خطوة فعالة في جعل أخطاء الأنظمة الكمومية أقل حدوثًا، وعند حدوثها يسهل اكتشافها وتصحيحها، وهو عائق رئيسي أمام تطوير أجهزة الحاسب الكمومية.
تصف التجربة الفكرية للفيزيائي إروين شرودنغر القواعد الغريبة للعالم الكمي بصورة ملفتة، بتخيل قطة موضوعة داخل صندوق معتم مع قارورة سامة بها آلية فتح يُتَحكم فيها بواسطة الاضمحلال الإشعاعي، وهي عملية كمية عشوائية تمامًا.
يزعم شرودنغر أنه حتى فتح الصندوق ومشاهدة القطة، فإن قواعد ميكانيكا الكم تعني أن القطة المسكينة ستكون في حالة تراكب، ميتة وحية في الوقت ذاته.
في حالة الكيوبت، يمكن ترميز المعلومات الكمية المتعلقة بالحالات 0 أو 1 لجهاز حاسوب كلاسيكي، على حالتي الدوران لأعلى ولأسفل بالنسبة إلى الذرة، إذ إن الدوران هو الزخم الزاوي الجوهري لجسيم أساسي.
لكن إذا تسبب الضجيج داخل الحاسوب الكمومي في تغير الدوران فجأة -كما يحدث غالبًا- فستضيع الحالة الكمومية، ما ينتج عنه خطأ ويدمر المعلومات الموجودة.
للتغلب على هذه المشكلة، دمج الباحثون ذرة إثمد، التي لها ثمانية اتجاهات دوران مختلفة، داخل شريحة سيليكون كمومية.
توضح اتجاهات الدوران الستة الإضافية لذرة الإثمد -التي حصلنا عليها بفضل الطبيعة المركبة للذرة التي تضيف دورات فردية متعددة- أن خطأ واحدًا لا يكفي لتدمير المعلومات المشفرة، عكس نظام حالتي الدوران.
قال المؤلف المشارك بنيامين فيلهلم طالب الدكتوراه في جامعة نيو ساوث ويلز: «كما يقول المثل: القطة لها تسع أرواح، فإن قطتنا المجازية لها سبع أرواح، إذ يتطلب الأمر سبعة أخطاء متتالية لتحويل 0 إلى 1».
يقول الباحثون إنه مع وجود هذا النظام، سيعملون الآن على إثبات طريقة للكشف عن الأخطاء وتصحيحها في رقاقتهم، وهو إنجاز هائل في الحوسبة الكمومية.
قال المؤلف المشارك أندريا موريلو، أستاذ الهندسة الكهربائية في جامعة نيو ساوث ويلز: «إذا حدث خطأ، فإننا نكتشفه فورًا، ويمكن تصحيحه قبل تراكم المزيد من الأخطاء، يبدو الأمر كما لو رأينا قطتنا تعود إلى المنزل بخدش كبير على وجهها، هي بعيدة عن الموت لكننا نعلم دخولها في شجار، فيمكننا الذهاب والعثور على المُتسبب في الشجار قبل أن تتعرض قطتنا لإصابات جديدة».
اقرأ أيضًا:
ما مصير قطة شرودنجر؟ تجربة جديدة باستخدام بلورات كمومية
ترجمة: ماسة فؤاد كريم
تدقيق: أكرم محيي الدين
مراجعة: باسل حميدي
