تتمثل إحدى تحديات الوصول إلى الإمكانات الكاملة للحوسبة الكمية في اكتشاف كيفية جعل ملايين الكيوبتات تعمل معًا. الكيوبتات هي المكافئات الكمية للبتات الكلاسيكية التي تكون على شكل 1 أو 0 في أجهزة الكمبيوتر التقليدية.
استطاع علماء جامعة ساسكس في المملكة المتحدة الحصول على كيوبتات تنتقل مباشرة بين شريحتين صغيرتين للحاسوب الكمي، بسرعة ودقة أعلى بكثير من أي شيء شوهد من قبل باستخدام هذه التقنية.
يوضح ذلك أنه يمكن توسيع نطاق أجهزة الحواسيب الكمية إلى ما وراء الحدود المادية لتلك الشريحة الدقيقة، وهو عامل حاسم عندما تتعامل مع ملايين الكيوبتات في الجهاز ذاته. تواصل شركة (Universal Quantum) تطوير هذه التكنولوجيا، وهي شركة ناشئة انبثقت من جامعة ساسكس.
قادت عالمة الكم مريم أختار بحثًا عن النموذج الأولي لهذه التكنولوجيا في أثناء وجودها في جامعة ساسكس. تقول أختار: «استطاع الفريق الوصول إلى نقل سريع ومتماسك للأيونات باستخدام روابط المادة الكمومية»..
«تؤكد هذه التجربة صحة البنية الفريدة التي طورتها شركة (Universal Quantum)، ما يمهد الطريق نحو الحوسبة الكمية على نحو مثير وعلى نطاق واسع».
استخدم الباحثون تقنية متخصصة أطلقوا عليها اسم (UQConnect)، لإجراء عمليات النقل، وذلك بتغيير المجال الكهربائي لنقل الكيوبتات. هذا يعني أنه يمكن تجميع الشرائح الدقيقة معًا لبناء حواسب كمية بطريقة مشابهة لقطع أحجية الصور.
مع صعوبة الحفاظ على استقرار الكيوبت المتغير باستمرار، فقد حقق الفريق نجاحًا بنسبة 99.999993%، ومعدل اتصال يبلغ 2424 رابطًا في الثانية. بهذه الطريقة يمكن الوصول إلى المئات أو حتى الآلاف من رقاقات الحوسبة الكمية المتصلة، بأقل قدر من ضياع البيانات أو فقدان الدقة.
لبناء رقاقة كمية أكثر من طريقة. في هذه الحالة، استُخدمت بنية معمارية تعتمد على الأيونات الذرية المحاصرة باعتبارها كيوبتات، بهدف الحصول على أفضل استقرار وموثوقية، إضافةً إلى استخدام دارة قابلة للشحن لنقل الشحنات الكهربائية الفائقة.
يقول عالم الكم وينفريد هينسنجر من جامعة ساسكس: «مع نمو أجهزة الحوسبة الكمية، سنكون في النهاية مقيدين بالحجم الصغير للشريحة، ما يحد من عدد البتات الكمية التي يمكن أن تستوعبها هذه الشريحة. نعلم الآن أن النهج المعياري هو المفتاح لجعل أجهزة الحوسبة الكمية قوية بما يكفي لحل المشكلات الكثيرة المتعلقة بالصناعة».
أهم الأمثلة على التطبيقات التي سنستخدمها في الحوسبة الكمية: تطوير مواد جديدة، والبحث في العلاجات الدوائية، وتحسينات الأمن السيبراني، ودراسة نماذج التغيرات المناخية.
مع وجود أجهزة الحوسبة الكمية اليوم، فإنها محدودة النطاق مقارنةً بما قد تصبح عليه في النهاية، لأن هذه الأجهزة لا تزال ضمن مشاريع بحثية ولم تصبح آلات يمكن استخدامها عمليًا وبرمجتها.
الإنجاز الذي تحدثنا عنه في هذه المقالة يأخذنا نحو الاستفادة القصوى من إمكانات الحوسبة الكمية، وتطوير الطرق لتسخير ملايين الكيوبتات للعمل معًا.
يقول عالم الكم سيباستيان ويدت من جامعة ساسكس: «تُظهر هذه النتائج المثيرة الإمكانات الرائعة لأجهزة الحوسبة الكمية التي طورتها شركة (Universal Quantum) لتصبح قوية بما يكفي لإطلاق العديد من تطبيقات الحوسبة الكمية التي قد تغير حياتنا».
اقرأ أيضًا:
ما البرمجة الكمية؟ وكيف ستغير مفهومنا عن البرمجة؟
استعمال خوارزميات كمية من أجل توقع أفضل لحركة الإلكترونات!
ترجمة: أحمد عضيم
تدقيق: باسل حميدي
