عاجل: مهندسون يكشفون النقاب عن أول تصميم لرقاقة حاسوب كمومي

تكسب الحوسبة الكمومية كل يوم أرضًا جديدة على صعيد الأخبار العلمية هذا العام بهذا التقدم الملموس على الصعيدين النظري والتقني.

لكن تظل هناك الكثير من العوائق، وهي فكرة دمج الحاسوب الكمومي مع التقنية الرقمية التي يستخدمها الناس حاليًا، ويقدم هذا التصميم الجديد لرقيقة المعالجة الحل الذي نحتاجه.

فقد توصل باحثون من جامعة نيو ساوث ويلز إلى هندسة جديدة لأشباه الموصلات القياسية الشائعة لتخليق معالج حديث مناسب للحاسبات الكمومية.

بعيدا عن التفاصيل فإن هذا الإقتراح الجديد سيفتح الطريق للحوسبة الكمومية العملية لأنه يستخدم نفس التكنولوجيا الموجودة في الحواسب التقليدية والهواتف الذكية.

يقول المصمم أندرو دزوراك مدير مرفق التصنيع الوطني الأسترالي في جامعة نيو ساوث ويلز: «غالبا نفكر في الهبوط على سطح القمر باعتبارها أعظم تكنولوجيا قام بها الإنسان، لكن إنشاء رقاقة المعالجة في مليار جهاز تشغيل –والتي بإمكانك أن تحملها في جيبك- تتفاعل معا مثل السيمفونية هو إنجاز تقني هائل، أحد ملامح الثورة في الحياة الحديثة».

وسواء وافقت على هذه المقارنة أم لا، فإن هذه الخطوة هي قفزة عملاقة في مستقبل الحوسبة.

يقول دزوراك : « مع الحوسبة الكمومية نحن على حافة قفزة تكنولوجية أخرى يمكن ان تكون عميقة ومختلفة ، لكن التصميم الهندسي الكامل لتحقيق ذلك على رقاقة واحدة أثبت صعوبة في تحقيقه».

تستخدم الحوسبة الكمومية الصفات الغرائبية للطبيعة – الجسيمات الموجودة في إطار من الاحتمالات الضبابية إلى أن تتصل بنظام يحدد خصائصها.

هذه الاحتمالات الضبابية لديها خصائص رياضية مفيدة للغاية، إذا كنت تعرف كيفية الاستفادة منها.

على جانب آخر الحوسبة التقليدية ثنائية تمثل الكون باعتباره واحد من اثنين من الرموز مثل الواحد والأصفار، لكن الحوسبة الكمومية تسمح بطبقة من التعقيد تمثلها طيف من الاحتمالات.

والمشكلة هي أن هذا الضباب الكمومي، الذي يسمى أيضا كوبيت، حساس. فمسألة «القياس» ليست مسألة محددة، وهذا يعني أن الجسيم يمكن أن يدمج بشكل واقعي- أو ينهار- عن طريق الخطأ.

نحتاج المئات – إن لم يكن مئات الآلاف – من الكوبيتات لإخراج منتج جدير بالاهتام، وهناك الكثير من الفرص للانهيارات غير المرغوب فيها.

للمساعدة في ضمان ألا تتسبب الكوبتات غير المستقرة في الكثير من الأخطاء، فإنها تحتاج إلى أن تكون مرتبة بطريقة تجعلها موثوقة بشكل أكبر.

يقول دزوراك: «لذلك نحن بحاجة إلى استخدام برمجية لتصحيح الأخطاء حيث تستخدم كوبتات متعددة لتخزين جزء واحد من البيانات».

«يتضمن مخطط الرقاقة نوع جديد من تعليمات البرمجة لتصحيح الخطأ مصممة خصيصا للكوبتات التي تستعمل خاصية الغزل (دوران الجسيمات)، ويتضمن بروتوكولًا متطورًا من العمليات عبر ملايين الكوبتات».

هذه التكنولوجيا هي المحاولة الأولى لوضع تصميم لجميع دوائر السيليكون التقليدية اللازمة لمراقبة وقراءة الملايين من البتات الكمومية اللازمة للحوسبة الكمومية على رقاقة واحدة.

بعبارات بسيطة، تستخدم ترانزستورات السيليكون التقليدية للسيطرة على شبكة مسطحة من الكوبتات بنفس طريقة إدارة البتات التقليدية داخل المعالجات الموجودة في حاسوب المكتب.

ويوضح المؤلف الرئيسي للدراسة، مينو فيلدورست، الذي أجرى البحث في أونسو: «من خلال اختيار أقطاب فوق الكوبيتات، يمكننا السيطرة على دوران الكوبيتات، الذي يخزن الكود الثنائي الكمومي من 0 أو 1».

«ومن خلال اختيار الأقطاب الكهربائية بين البتات الكمومية، نستطيع تنفيذ عمليات منطقية أو حسابية بين الكوبتات باستخدام اثنين من الكوبت في نفس العملية».

نحن ما زلنا على وشك تجميع هذه التطويرات في قطع صلبة من التكنولوجيا.

حتى عندما نخلق أول آلات قادرة على ترتيب الجزيئات بتفاصيل دقيقة جدًا، وقهر المعوقات لبناء تلك الشرائح الكمية، سنحتاج إلى مبرمجين يعرفون كيفية استخدام الكوبتات.

تهتم مايكروسوفت بهذا الاحتمال، فقد أطلقت مؤخرًا مجموعة أدوات التطوير الكمومي الجديد بصورة معاينة مجانية لمبرمجين الغد الحريصين على البدء مبكرًا.

التقدم يحدث، والعقبات التكنولوجية تتهاوى الواحدة تلو الأخرى.