الباحثون يخطون خطوة إلى الأمام في الحوسبة الكمية

قام باحثون في المملكة المتحدة والولايات المتحدة الأمريكية يوم الجمعة بنشر ورقة تفصيلية عن الاكتشافات التي قد تجلب حاسوب كمومي وظيفي بالكامل خطوة أقرب إلى الواقع.

لقد كان الحوسبة الكمومية ، التي تم بحثها منذ عقود ، مشكلة الاحتفاظ بالبيانات في تنسيق متماسك ، مما يجعل من الصعب تشغيل البرامج أو مهام الحوسبة. وقد وجد الباحثون طريقة لحفظ الإلكترونات ، التي تخزن البيانات ، لفترة أطول ، والتي تسمح لنظام لمعالجة البيانات بشكل أكثر ترابطًا وتشغيل البرامج بشكل أكثر فعالية.

على الرغم من أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية يمكن أن تحدث ثورة في وجه الحوسبة. في بضع ثوان ، يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكمومية أداء المهام غير المعقولة للحواسيب العملاقة اليوم. تستخدم الحوسبة الكمومية المادة - الذرات والجزيئات - لمعالجة كميات هائلة من المهام في سرعات الحوسبة الفائقة نظرًا لتخزين البيانات وتقاسمها في حالات أكثر بدلاً من الحالات الثنائية المعتادة 0 و 1.

تعتمد الحوسبة الكمية على القوانين من ميكانيكا الكم ، والتي تنظر في التفاعل وسلوك المادة على الذري ودون الذري - بروتون ، النيوترونات والإلكترونات - المستويات. من خلال حل المشكلات المعروفة في الحوسبة الكمومية ، بدأ الباحثون في سباق لبناء حاسوب كمومي يعمل بكامل طاقته.

هناك العديد من تصميمات الكمبيوتر الكمومية التي تخزن البيانات بطرق مختلفة ، كما قال غافن مورلي ، أحد مؤلفي الورقة و باحث في مركز لندن لتقنية النانو ، وهو مشروع مشترك بين كلية لندن الجامعية وكلية إمبريال كوليدج في لندن. عملت مورلي مع باحثين من عدة مؤسسات من بينها جامعة يوتا في سولت ليك سيتي. استخدم الباحثون حالات مغناطيسية للإلكترونات لتخزين البيانات.

تحتاج البتات الكمومية إلى الدوران لتشغيل البرنامج ، لكن أحيانًا تتدهور جودة الإلكترونات ، مما يرسلها إلى حالات غير مرغوب فيها - تسمى الضوضاء الكمومية - التي يمكن أن تشكل مشكلة لأن المستخدمين قد يفقدون السيطرة على تشغيل البرنامج. من خلال تطبيق حقل مغناطيسي معين ، استخدم الباحثون تيارًا لتحديد حالة الإلكترون دون إحداث اضطرابات ، مما منحهم حياة أطول بنسبة 5000٪ من أي تجربة مشابهة أخرى حتى الآن.

ذرات الفوسفور في السيليكون. وقال مورلي إن أفضل المحاولات التي سبقت ذلك سبقت الإلكترونات الحالية عبر أسلاك كهربائية صغيرة ، ولكنها جلبت الكثير من الضجيج الكمي ، مما أدى إلى إزالة ميزة أساسية من المواد.

يأمل الباحثون أن يسمح لهم عملهم وقال مورلي إنه من المستحيل التنبؤ بموعد أو ما إذا كان سيتم بناء حاسوب كمومي. آمل أن أرى واحدة في مختبر أبحاث في غضون 15 إلى 20 سنة القادمة. إلا أن ما وراء التحديات الصعبة ، فإن أجهزة الكمبيوتر الكمومية ستحل المشاكل الحاسوبية التي تصيب أجهزة الكمبيوتر الحالية ، كما قال مورلي. وقال: "على سبيل المثال ، يمكننا محاكاة سلوك الجزيئات البيولوجية والعقاقير الكبيرة للعثور على أدوية جديدة".

ظهرت الورقة في منشور Physical Review Letters