كشفت شركة ميكروسوفت عن شريحة كمية جديدة تُسمى (ماجورانا-1)، تزعم أنها ستكون قادرة على حل مشكلات حقيقية كبرى في العالم خلال عقود. رغم تشكك البعض في هذه الادعاءات، تضيف ميكروسوفت أن تصميم الشريحة الجديدة يتضمن التلاعب بحالة جديدة تمامًا من المادة.
يزعم كثيرون أن الحوسبة الكمية ما زالت على بعد بضعة عقود من الزمن. من المشكلات العديدة التي يحتاج هذا المجال إلى معالجتها: هل من المقرر أن تصبح أجهزة الكمبيوتر الكمومية قليلة في عدد الأخطاء التي تنتجها؟ لأن البتات الكمومية حساسة خصوصًا للاضطرابات البيئية مثل عيوب المواد، أو تسخينها إلى درجة أعلى قليلًا من الصفر المطلق. تصبح الأمور فوضوية بعض الشيء على المستوى الكمومي، وتأمل ميكروسوفت التغلب على بعض هذه المشكلات بإنشاء بتات كمومية طوبولوجية، والتلاعب بحالة جديدة من المادة.
قالت كريستا سفور التقنية في ميكروسوفت: «تمكن فريقنا في ميكروسوفت من أخذ جسيم دون ذري لم يُطرح نظريًا حتى الآن. لم يراقبه فحسب، بل سيطر عليه أيضًا».
إن أكثر الناس غالبًا على دراية بالحالات المعتادة للمادة، الصلبة والسائلة والغازية، ولكل منها خصائصه الخاصة التي يحددها سلوك الذرات المكونة لها، لكن هناك حالات أخرى موجودة أيضًا.
«قبل مئة عام، تنبأ علماء الرياضيات بحالة جديدة للمادة هي الحالة الطوبولوجية، منذ ذلك الحين كان الباحثون يبحثون عن شبه جسيم محدد ومفيد للغاية داخلها، وهو جسيم ماجورانا، وقد تمكنا من مراقبته لأول مرة في العام الماضي. وتمكنا من التحكم فيه هذا العام واستخدام خصائصه الفريدة لبناء موصل طوبوغرافي، وهو نوع جديد من أشباه الموصلات يعمل أيضًا موصلًا فائقًا».
«أظهرت نظرية ماجورانا أنه رياضيًا قد يكون لدينا جسيم مضاد لجسيمه الخاص. هذا يعني أنه يمكن أخذ اثنين من هذه الجسيمات وضمهما معًا، قد يفنيان ولا يتبقى شيء، أو يكون لدينا جسيمان فقط. أحيانًا لا يوجد شيء، أي الحالة صفر، وأحيانًا يكون الإلكترون، أي الحالة واحد».
يُستخدم جهاز من الأسلاك النانوية فائقة التوصيل مصنوعة من زرنيخيد الإنديوم لتوصيل سلكين موصلين طبوغرافيًا على شكل حرف (H)، قبل التلاعب بجسيمات ماجورانا لتظهر في نهايات حرف (H) باستخدام المجالات المغناطيسية والموصلات الفائقة.
يجتمع إلكترونان ويشكلان أزواج كوبر في المواد التي تظهر خصائص فائقة التوصيل في درجات حرارة منخفضة للغاية. يدخل أي إلكترون غير مقترن يُضاف إلى النظام في حالة مثارة، ويعمل الفرق في الطاقة بين الحالتين بوصفه واحدات وأصفار في الحوسبة.
يقول الخبراء في ميكروسوفت إن الإلكترون مشترك بين جسيمين ماجورانا في حالة غير موضعية. وإنهم قادرون على معرفة الفرق بين مليار إلكترون وإلكترون واحد في سلك فائق التوصيل باستخدام قياسات دقيقة تجرى باستخدام الموجات الدقيقة، وإخبار الكمبيوتر بحالة البتات الكمومية. تشرح ميكروسوفت أن هذا أكثر مقاومة للأخطاء من أجهزة الكمبيوتر الكمومية الأخرى.
«لقد تراجعنا خطوة إلى الوراء وقلنا حسنًا، دعونا نخترع الترانزستور لعصر الكم. ما الخصائص التي يجب أن يتمتع بها؟ هذه هي الطريقة التي وصلنا بها إلى هنا حقًا، إنها التركيبة الخاصة والجودة والتفاصيل المهمة في مجموعة المواد الجديدة التي مكنتنا من إنشاء نوع جديد من البتات الكمومية».
مع أن النتائج مهمة، فإن البعض يشكك فيها. في حين نشرت شركة ميكروسوفت نتائج أولية، فإنها اعترفت في الورقة البحثية: «لا تحدد بنفسها ما إذا كانت الحالات منخفضة الطاقة التي اكتشفت بواسطة القياس التداخلي طوبولوجية». ألمح البيان الصحفي إلى اختبارات أخرى أكثر ثقة، لكن لم تُنشر بعد. في حين تبدو شركة ميكروسوفت واثقة من نتائجها، فقد سُحبت دراسات سابقة ادعت حالات ماجورانا في الماضي.
«مع إجراء مزيد من أنواع القياسات، سيصبح من الصعب تفسير نتائجنا باستخدام نماذج غير طوبولوجية. قد لا تكون هناك لحظة واحدة يقتنع فيها الجميع، لكن التفسيرات غير الطوبولوجية تتطلب المزيد من الضبط الدقيق».
المشكلة التالية هي توسيع النطاق، فقد صنعوا شريحة بها ثمانية كيوبتات طوبولوجية، ويهدفون إلى مليون كيوبت. يقولون إنه باستخدام هذه الرقائق، قد يتمكن الجيل القادم من أجهزة الكمبيوتر الكمومية من القيام بعمل مفيد وموثوق في غضون سنوات.
اقرأ أيضًا:
معالج جديد من إنتل يهدف إلى استخدام الحوسبة الكمية
الحواسيب التقليدية تتفوق على نظيرتها الكمية!
ترجمة: محمد الشرقاوي
تدقيق: تمام طعمة
