يخطو البروفيسور روبرتو موراندوتي وفريقه خطوةً أقرب نحو إنجاز أوّل حاسوب كمومي فوتوني قوي باستخدام منصّة بصريّة مُدمجة تستغلّ الخصائص الكمية للضوء.
كشفَ باحثو INRS ضمن مجلّة Nature Physics أنَّهم قد أنتجوا فئةً معيّنة من الحالاتِ الكموميّةِ (الحالات الكتلية ذات المستوى d)، واستخدموها لتنفيذ عمليّات كموميّة جديدة.
تُبدي الحالات المُشار إليها خصائص فريدة تجعلها أكثر متانة، وقوة من أيّ حالة أخرى وُصفت حتّى الآن.
منذ عشر سنواتٍ تقريبًا والبروفيسور روبرتو موراندوتي يبني نظامًا طموحًا قطعة تلو الأخرى عن طريق تطوير شرائح تستخدم جسيمات الضوء (الفوتونات) كوسيطٍ للبيانات.
تُنتَج الفوتونات على هذه التراكيب، ذات شكل الرُقاقة وحجم عملة النقود، وتُحوَّر لتكتسب خصائص كموميّة فريدة.
كان فريق موراندوتي أوّل من أنتج بنجاح حالات كتلة بصريّة عالية الأبعاد، أيّ : quDit؛ وهي إحدى العناصر التي تستطيع أنْ تمكّن السعي المُستمرّ نحوَ تسخير قوّة الحوسبة الكموميّة.
تُوشك أنظمةُ الحوسبةِ الإلكترونيّة على الوصولِ لحدودِ قدراتها، بل وإنَّ الحاجة لطاقة حوسبة أكبر تتزايد باستمرار.
هذا هو السبب في أنّ العلماء ينتقلون للعمل على الحوسبة الكموميّة، ويبحثون عن كيفيّة تشفير كميّة كبيرة من المعلومات ضمن جسيمات الضوء، ويُجرون حساباتٍ رياضيّة لتعقيدٍ لا مثيل له.
حتّى نصلَ لتلكَ المرحلة، يجب تحويل وسيط البيانات إلى وحدات بت كموميّة (أو كيوبتات qubit)، وهي معادلٌ حاسبيٌّ غير تقليديّ لوحدات البت المألوفة.
من خلال التصميم المتأنّي لحالة الفوتونات الكمومية، يمكن زيادة سعة تخزين المعلومات للكيوبتات، وتعزيزها للحصول على ما يُسمّى .quDits بعد ذلك، ومن خلال تجميع الـ quDits في مجموعات، تُصبح عمليّات الحوسبة الكموميّة المبنيّة على ما يُسمّى بمخطّط «أحادي الاتجاه» ممكنة.
المناهج الأُخرى للحوسبة الكموميّة تستخدم الأيونات (الشوارد)، الذرّات أو موارد كموميّة أُخرى، لكنّ الجهود المبذولة للتلاعب بها لصنع ترميز عالي الأبعاد كانتْ غير فعّالة.
وفقًا للبروفسور خوسيه أزاينا، وهو خبيرٌ في الاتصالاتِ السلكيّةِ واللّاسلكيّة، ومساهمٌ في هذا البحث، فإنَّ الفوتونات تُظهر أيضًا ميزة أُخرى: «إنّها تُستخدم لنقل المعلومات عبر الأليافِ البصريّةِ في أنظمةِ الاتصالات القائمة. هذا يعني أنَّ الفوتونات ذات الصفات الكموميّة المضبوطة يمكنها أيضًا أنْ تسافر خلال نفس القنوات دون فقدان مميّزاتها».
إنَّ تعقيد وثراء حالات الكتلة الموصوفة ضمن مقال في Nature Physics أمرٌ غيرُ مسبوق. بالإضافةِ إلى ذلك، وصلَ فريقُ الباحثين لميّزةٍ أُخرى عن طريق إجراء عمليات الحوسبة الكموميّة عالية الأبعاد لتسخير حالات الكتلة المُحقّقة.
أظهرَ الفريق أنّ الضوء لديه كلُّ الميّزاتِ الضروريّة لتشغيل حواسيب المستقبل فائقة السرعة.
في قفزة كبيرة للأمام، تمّ هذا باستخدام نظام مضغوط، ومتوافق مع التقنيّات الموجودة.
المنصّة التي طوّرها فريق INRS قادرة على إنتاج حالات كموميّة ذات تعقيدات كافية لتحقيق أهداف الحوسبة الكموميّة، ما يُمهّد الطريق لحواسيب «الاتّجاه الواحد» الكموميّة.
- ترجمة: رولان جعفر
- تدقيق: جعفر الجزيري
- تحرير: صهيب الأغبري
- المصدر
