دراسة حديثة تُحقّق طفرة هائلة في الحوسبة الكمومية

حقّق علماء أستراليون طفرة في الحوسبة الكمومية بعد أن تمكنوا مِن جعل ذرتين كيُوبِت تتفاعلان مع بعضهما البعض، وشملت الدراسة التي قادها باحثون من جامعة نيو ساوث ويلز، إنشاء كيوبتات من خلال تحديد موقع ذرات الفوسفور الفردية بدقة في رقاقة السليكون، والبتات الكمومية أو الكيُوبِتات هي وحدة قياس للمعلومات الكمومية، وبمجرد تحديد موقعهم، تمكن العلماء من جعل الكيُوبِتات تتواصل وترتبط ببعضها البعض.

تم الإعلان عن هذه الخطوة باعتبارها علامة فارقة مهمة في الجهد الأوسع لبناء كمبيوتر كمومي، وأطلق على إنشاء الكمبيوتر الكمي "سباق الفضاء في القرن الحادي والعشرين"، وهو تحد صعب وطموح، مع إمكانية تقديم أدوات ثورية، كما أن فريق الباحثين الذي تقوده أسترالية العام ميشيل سيمونز، هو المجموعة الوحيدة في العالم التي يمكن أن ترى الموقع الدقيق للكيوبِتات الخاصة بهم، وفقا لبيان من جامعة نيو ساوث ويلز.

وأوضحت سيمونز: "ميزتنا التنافسية هي أننا نستطيع وضع الكيُوبِت عالي الجودة حيث نريد في الشريحة، ونرى ما قمنا به، ثم نقيس على كيفية تصرفنا، ويمكننا إضافة كيُوبِت آخر في مكان قريب ونرى كيف تتداخل الدوال الموجية"، وأضافت "ومن ثم يمكننا البدء في إنتاج نسخ طبق الأصل من الأجهزة التي أنشأناها".

وتمكن العلماء من التحكم في التفاعلات بين الكيُوبِتات المجاورة، بحيث أصبحوا مترابطين أو متصلين ببعضهم البعض، وقاموا بذلك عن طريق وضع اثنين من الكيُوبِتات 16 نانومتر متباعدين في رقاقة السيلكون، وقال الدكتور ماثيو بروم، وهو مؤلف مشارك في الدراسة، إنه باستخدام الأقطاب الكهربائية المصممة على الرقاقة تمكنوا من التحكم في التفاعلات بين الكيُوبِتات المجاورة، بحيث أصبحت المدارات الكمية لإلكتروناتها مترابطة.

وأوضح بروم: "عندما يشير دوران إلكترون إلى أعلى، يشير الآخر إلى الأسفل والعكس صحيح، هذا هو معلم رئيسي للتكنولوجيا"، وأضاف "هذا النوع من الارتباطات الدورانية هي مقدمة لحالات متشابكة ضرورية لجعل الحاسوب الكمومي يقوم بعمليات حسابية معقدة"، فمن خلال تمكين الكيُوبِتات من التواصل مع بعضها البعض، يقترب العلماء الآن من تحقيق هذا الترابط، وهو أمر ضروري لبناء حاسوب كمومي، حسبما ذكرت المجلة المالية الأسترالية، وفي الماضي، تنبأت النظريات بأن اثنين من الكيُوبِتات سيتعين عليها وضع 20 نانومتر بعيدًا من أجل الترابط، كما لاحظ سام جورمان، وهو مؤلف آخر مشارك الدراسة.

بدلا من ذلك، كان على العلماء فقط وضع ذرات الفسفور 16 نانومتر، وأوضح جورمان "في عالمنا الكمومي، هذا فرق كبير للغاية"، وأضاف: "إنه أيضًا رائع، كخبير تجريبي، أن نتحدى هذه النظرية"، وعلى عكس أجهزة الكمبيوتر التقليدية، التي تكون مرتبطة بحالتين مختلفتين، فإن أجهزة الكمبيوتر الكمومية قادرة على الوجود في حالات متعددة في وقت واحد، ويسمح ذلك لأجهزة الكمبيوتر الكمية بمعالجة المعلومات بأكثر من ضعفي السرعة وبطريقة أكثر فاعلية، ويبدو أن كل شركة عملاقة في وادي السيلكون قد وضعت لها نصيبًا في السباق لإنشاء أول حاسوب كمومي، بما في ذلك مايكروسوفت وإنتل وجوجل وغيرها الكثير.​