لقد صنع العلماء أكبر شبكة كمبيوتر كمومية وأكثرها تعقيدًا حتى الآن ، حيث حصلوا على 20 بتة كمومية مختلفة متشابكة ، أو كوبيت ، للتحدث مع بعضهم البعض.
تمكن الفريق بعد ذلك من قراءة المعلومات الواردة في كل ما يُسمى بالكيوبتات ، مما أدى إلى إنشاء نموذج أولي من "الذاكرة قصيرة المدى" الكمومية للكمبيوتر. في حين أن الجهود السابقة تشابك مجموعات أكبر من الجسيمات في أشعة الليزر فائقة البرودة ، فهذه هي المرة الأولى التي يتمكن فيها الباحثون من تأكيد وجودهم بالفعل في شبكة.
وقال الباحثون إن دراستهم التي نُشرت في 10 أبريل في مجلة Physics Review X ، تدفع أجهزة الكمبيوتر الكمومية إلى مستوى جديد ، وتقترب أكثر مما يُطلق عليه "الميزة الكمية" ، حيث تتفوق الكيوبت على القطع الكلاسيكية لأجهزة الكمبيوتر التي تعتمد على رقاقة السيليكون. .
من البتات إلى البتات
تعتمد الحوسبة التقليدية على لغة ثنائية من 0s و 1s - أبجدية بحرفين فقط ، أو سلسلة من الكرات المقلوبة إما إلى القطب الشمالي أو الجنوبي. تستخدم أجهزة الكمبيوتر الحديثة هذه اللغة عن طريق إرسال أو إيقاف تدفق الكهرباء من خلال الدوائر المعدنية والسيليكونية ، أو تبديل القطبية المغناطيسية أو استخدام آليات أخرى ذات حالة تشغيل أو إيقاف تشغيل مزدوجة.
ومع ذلك ، تستخدم أجهزة الكمبيوتر الكمومية لغة مختلفة - مع عدد لا نهائي من "الحروف".
إذا كانت اللغات الثنائية تستخدم القطبين الشمالي والجنوبي للكرات الأرضية ، فستستخدم الحوسبة الكمومية جميع النقاط بينهما. الهدف من الحوسبة الكمومية هو استخدام جميع المساحة بين القطبين.
ولكن أين يمكن كتابة مثل هذه اللغة؟ ليس الأمر كما لو أنه يمكنك العثور على مادة كمية في متجر الأجهزة. لذا ، كان الفريق يحاصر أيونات الكالسيوم بأشعة الليزر. من خلال نبض هذه الأيونات بالطاقة ، يمكنها نقل الإلكترونات من طبقة إلى أخرى.
في الفيزياء في المدرسة الثانوية ، ترتد الإلكترونات بين طبقتين ، مثل تغيير مسار السيارات. لكن في الواقع ، لا توجد الإلكترونات في مكان واحد أو طبقة واحدة - فهي موجودة في العديد في نفس الوقت ، وهي ظاهرة تعرف باسم تراكب الكم. يوفر هذا السلوك الكمي الغريب فرصة لابتكار لغة كمبيوتر جديدة - لغة تستخدم إمكانيات لا حصر لها. في حين أن الحوسبة الكلاسيكية تستخدم البتات ، فإن أيونات الكالسيوم هذه في التراكب تصبح بتات كمومية ، أو بتات. في حين أن العمل السابق قد أنشأ مثل هذه الكوبيتات من قبل ، فإن الخدعة في صنع جهاز كمبيوتر هي جعل هذه الكوبيت تتحدث مع بعضها البعض.
قال نيكولاي فريس ، المؤلف الأول على الورقة وكبير الباحثين في معهد البصريات الكمومية والمعلومات الكميّة في فيينا ، لـ Live Science: "إن امتلاك كل هذه الأيونات المنفردة ليس أمرًا يهمك حقًا". "إذا لم يتحدثوا مع بعضهم البعض ، فكل ما يمكنك فعله معهم هو حساب كلاسيكي باهظ الثمن."
بت الحديث
للحصول على الكوبت "الحديث" في هذه الحالة اعتمد على نتيجة غريبة أخرى لميكانيكا الكم ، تسمى التشابك. التشابك هو عندما يبدو أن جسيمين (أو أكثر) يعملان بطريقة منسقة ومعتمدة ، حتى عندما يفصل بينهما مسافات شاسعة. يعتقد معظم الخبراء أن تشابك الجسيمات سيكون مفتاحًا كمقلاع للحوسبة الكمومية من التجربة المعملية إلى ثورة الحوسبة.
وقال راينر بلات ، أستاذ الفيزياء بجامعة إنسبروك في النمسا ، لـ "لايف ساينس": "قبل عشرين عامًا ، كان تشابك جزأين أمرًا كبيرًا". "ولكن عندما تذهب حقًا وترغب في بناء جهاز كمبيوتر كمومي ، عليك العمل مع ليس فقط خمسة أو ثمانية أو 10 أو 15 كيلوبت. في النهاية ، سيتعين علينا العمل مع العديد من الكوبيتات."
تمكن الفريق من تشبيك 20 جسيمًا معًا في شبكة خاضعة للرقابة - لا تزال أقل من جهاز كمبيوتر كمومي حقيقي ولكن أكبر شبكة من هذا النوع حتى الآن. وعلى الرغم من أنهم ما زالوا بحاجة إلى تأكيد أن كل العشرين منهم متشابكون تمامًا مع بعضهم البعض ، إلا أنها خطوة قوية نحو أجهزة الكمبيوتر العملاقة في المستقبل. حتى الآن ، لم تتفوق كيوبت على قطع الكمبيوتر الكلاسيكية ، لكن بلات قال إن تلك اللحظة - غالبًا ما تسمى الميزة الكمية - قادمة.
وقال بلات: "لن يحل أي كمبيوتر كمومي محل أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية أبدًا ؛ بل سيضيفه إليها" "يمكن القيام بهذه الأشياء."
