الباحثون قريبون من إيجاد لبنة بناء مثالية لأجهزة الكمبيوتر الكمومية

لقد مرت أكثر من أربع سنوات منذ أن أعلنت شركة IBM عن أول كمبيوتر كمي لها باستخدام 50 كيوبت أو بتات كمومية. ومع ذلك ، لم نقترب بعد من الحصول على كمبيوتر كمي يمكن استخدامه عمليًا. في الواقع ، أجهزة الكمبيوتر الكمومية التي لدينا ليست مناسبة للاستخدام على نطاق واسع ولا يمكن أن تتطابق مع المهام التي يمكن أن تحققها أشكال التكنولوجيا الأخرى دون عناء. يعتقد العلماء أن الخطأ يكمن في لبنة بناء هذه الحواسيب الكمومية. ومن ثم ، فهم يعملون على جعل اللبنات المثالية لجعل أجهزة الكمبيوتر هذه أكثر قابلية للاستخدام.

يستخدم الكمبيوتر العادي وحدات البت باعتبارها اللبنات الأساسية الخاصة به. تقوم هذه البتات بتخزين البيانات في شكل إما 1 أو 0 في أي وقت. يستخدم الكمبيوتر الكمومي اللبنات الأساسية المعروفة باسم الكيوبتات للعمل. تعمل هذه الكيوبتات مثل القط في تجربة شرودنجر الفكرية. مثلما تكون القطة ميتة وحيوية في نفس الوقت ، يمكن أن يوجد كيوبت في نفس الوقت في حالة 0 و 1. هذا ما يمنح الكمبيوتر الكمي ميزة على أجهزة الكمبيوتر العادية.

يمكن بناء Qubits بطرق مختلفة للوفاء بالمتطلبات ، وفقًا للباحثين في الدراسة. ومع ذلك ، يعتقد العلماء أن هناك طريقة مثالية لتحقيق ذلك. تستخدم التقنية الحالية إلكترونًا واحدًا. يتم احتجاز هذا في غاز نيون متجمد ويتم التحكم فيه باستخدام دائرة كمية فائقة التوصيل. قد يكون الكيوبت هو الأقرب إلى شكله المثالي ولكن علينا الانتظار قبل أن يصبح الكيوبت المثالي حقيقة.

يسمح سطح النيون الفائق النقاء لأحدث كيوبت للإلكترون بالبقاء مستقرًا بدرجة كافية للتلاعب. كما أنه يسهل التغيير السريع للكيوبت من حالة إلى أخرى. وهو مؤهل ليكون كيوبت ناجحًا لأنه قادر أيضًا على التشابك (القدرة على الارتباط بالكيوبتات الأخرى).

يمكن لمرنان الميكروويف المعتمد على الموصل الفائق الذي يوضع في غير مكانه تحت كيوبت أن يقرأ الحالة ويقيس أداء الكيوبت.

قال Xianjing Zhou من مختبر Argonne الوطني: “بهذه المنصة ، حققنا ، لأول مرة على الإطلاق ، اقترانًا قويًا بين إلكترون واحد في بيئة شبه خالية وفوتون ميكروويف واحد في الرنان.” سيسمح هذا للعلماء باستخدام فوتونات الميكروويف لمعالجة كل كيوبت.

ومع ذلك ، أجريت التجربة داخل ثلاجة التخفيف عند درجة حرارة مضبوطة للغاية. ومن ثم ، فإن الكيوبتات ليست جاهزة بعد للاستخدام في أجهزة الكمبيوتر المحمولة.

تحاول الشركات متعددة الجنسيات مثل Google و IBM دفع نماذجها الخاصة بالكيوبت. لكن الباحثين الذين يقفون وراء هذا الكيوبت الجديد يعتقدون أن نموذجهم هو أكثر النماذج الواعدة حتى الآن حيث يسهل تصنيعه بتكلفة منخفضة.

نُشرت الدراسة الأخيرة في مجلة Nature.