يمكن القول إن التحدي الأكبر في الهندسة في مجال الحوسبة الكمومية هو معالجة ميول هذه الأنظمة للأخطاء. الآن، تشير دراسة جديدة من علماء من أستراليا وبولندا إلى أن إنشاء نوع من لوحة الدوائر الكمومية باستخدام بلورة الزمكان قد يساعد على التغلب على هذه التحديات، بواسطة توزيع الكيوبتات والحفاظ على حركتها. قد تشكل هذه الفكرة، المعروفة باسم (time-tronic)، أساسًا لكمبيوتر كمومي أكثر موثوقية.
يوحي اسم أجهزة الكمبيوتر الكمومية بأنها تؤسس المستقبل، لكنه مستقبل ما زال على الأرجح بعيدًا عدة عقود. لأن بناء واحدة من هذه الآلات يمثل تحديًا هندسيًا مذهلًا يعتمد على الموصلات الفائقة، والكيوبتات «بت كمومي في حالة تراكب بحيث يكون 1 و 0 في آن واحد»، والكثير من الغرائب الكمومية الأخرى المذهلة. ما يزيد تعقيد الأمور أن هذه الكيوبتات عرضة للأخطاء، الكثير والكثير من الأخطاء.
هذا ليس بالضرورة خطأ أجهزة الكمبيوتر الكمومية، بل خطأ الكيوبتات نفسها. لأنه عندما تتفاعل الكيوبتات لإجراء الحسابات، فإنها تتحلل جوهريًا، ما يؤدي بدوره إلى إنتاج الأخطاء.
تشير الدراسة الجديدة إلى أن استخدام البلورات الزمنية بوصفها نوعًا من لوحات الدوائر في أجهزة الكمبيوتر الكمومية من الجيل التالي قد يجعل الأنظمة أكثر موثوقية، بتمكين عمليات البوابات الكمومية لجميع الأزواج الممكنة من الكيوبتات، وفقًا للمؤلفين. وبشكل مشابه للإلكترونيات، أطلقوا مصطلح (time-tronics) لشرح اكتشافهم الجديد.
قد تتوافق عناصر هذه الأجهزة مع هياكل ذات أبعاد أكبر من الثلاثة، ويمكن توصيلها وإعادة تكوينها عشوائيًا في أي لحظة، وفقًا لما ورد في الورقة البحثية. تشير النتائج إلى أن القيود التي تواجه بناء الأجهزة باستخدام البلورات المكانية التقليدية يمكن التغلب عليها بواسطة تبني بلورات الزمكان.
مع أنه يبدو اسمًا خياليًا، فإن بلورة الزمكان هي طور كمومي للمادة وليست بلورات حقيقية، على الأقل ليس بالطريقة التي تفكر بها عقولنا ثلاثية الأبعاد. في حين يحتوي البلور المكاني على شبكة متكررة ومعقدة من الذرات، تحتوي بلورة الزمكان على نمط دوري من الحركة، ما يجعلها شبكة متكررة في الزمن لا الفضاء.
هذا التركيب الخاص هو ما يجعل البلورات الزمكانية مرشحًا مثاليًا للوحات الدوائر في أجهزة الكمبيوتر الكمومية، لأن الكيوبتات ستكون «منتشرة ودائمة الحركة». هذا يجعل التفاعلات بين الكيوبتات، متضمنةً الاتصالات بين الكيوبتات البعيدة، التي تُعد حاليًا مستحيلة في أجهزة الكمبيوتر الكمومية الحديثة، سهلة نسبيًا وتنتج نتائج أكثر موثوقية. نظرًا إلى أن أي اتصالات بين المواقع يمكن التحكم فيها، فمن الممكن تحقيق مجموعة واسعة من الأجهزة الكمومية.
أثبت الباحثون أن لوحة الدوائر المطبوعة الزمنية يمكن أن تستضيف الكيوبتات، حيث يمكن تحقيق جميع العمليات الخاصة بالكيوبت الواحد ويمكن تنفيذ بوابة التحكم-Z بين جميع الأزواج الممكنة من الكيوبتات، ما يفي بالشروط اللازمة لجهاز كمبيوتر كمومي شامل.
في المستقبل، يركز الفريق على إنشاء بلورة الزمكان باستخدام مكثف بوز-آينشتاين لعنصر البوتاسيوم-39، الذي اختير لقدرة العلماء على ضبط التفاعلات بين الذرات بدقة. إذا نجحت هذه المحاولة، فإن هذا الاختراق لن يحدث ثورة في الحوسبة الكمومية بين عشية وضحاها، لكنه قد يقرب المجال خطوة كبيرة نحو حل ما يوصف بأنه التحدي الأدق.
اقرأ أيضًا:
وجد الفيزيائيون مؤخرًا بلورات زمكان موجودةً في مواد متوفرة يمكنك شراؤها من متجر الألعاب
في سابقة علمية، نجاح أول عملية ربط بين بلورتي زمكان
ترجمة: أمير المريمي
تدقيق: أكرم محيي الدين
