الوجبات الجاهزة الرئيسية
- يمكن أن يتوقف صنع أجهزة كمبيوتر كمية عملية على إيجاد طرق أفضل لاستخدام المواد فائقة التوصيل التي لا تحتوي على مقاومة كهربائية.
- اكتشف الباحثون في مختبر أوك ريدج الوطني طريقة للعثور على الإلكترونات المرتبطة بدقة بالغة.
- أجهزة الكمبيوتر الكمومية فائقة التوصيل تتفوق حاليًا على التقنيات المنافسة من حيث حجم المعالج.
قد تصل أجهزة الكمبيوتر الكمومية العملية قريبًا مع تداعيات عميقة على كل شيء من اكتشاف الأدوية إلى فك الشفرة.
في خطوة نحو بناء آلات كمومية أفضل ، قام باحثون في مختبر أوك ريدج الوطني مؤخرًا بقياس التيار الكهربائي بين طرف معدني حاد ذريًا وموصل فائق. يمكن لهذه الطريقة الجديدة العثور على إلكترونات مرتبطة بدقة متناهية في حركة يمكن أن تساعد في اكتشاف أنواع جديدة من الموصلات الفائقة ، والتي ليس لها مقاومة كهربائية.
"الدوائر فائقة التوصيل هي المرشح الأول حاليًا لبناء بتات كمومية (كيوبت) وبوابات كمومية في الأجهزة" ، كما قال توبي كوبيت ، مدير Phasecraft ، وهي شركة تبني خوارزميات للتطبيقات الكمومية ، لـ Lifewire في رسالة بريد إلكتروني مقابلة. "الكيوبتات فائقة التوصيل عبارة عن دوائر كهربائية صلبة ، يمكن تصميمها بدقة عالية ومرونة."
عمل عصبي
تستفيد أجهزة الكمبيوتر الكمومية من حقيقة أن الإلكترونات يمكنها القفز من نظام إلى آخر عبر الفضاء باستخدام الخصائص الغامضة لفيزياء الكم.إذا أزواج إلكترون مع إلكترون آخر عند النقطة التي يلتقي فيها المعدن والموصل الفائق ، فيمكن أن يشكل ما يسمى زوج Cooper. يطلق الموصل الفائق أيضًا نوعًا آخر من الجسيمات في المعدن ، يُعرف باسم انعكاس Andreev. بحث الباحثون عن انعكاسات أندريف هذه لاكتشاف أزواج كوبر.
جامعة آلتو / خوسيه لادو
قام علماء أوك ريدج بقياس التيار الكهربائي بين طرف معدني حاد ذريًا وموصل فائق. يتيح لهم هذا النهج اكتشاف مقدار انعكاس Andreev العائد إلى الموصل الفائق.
تؤسس هذه التقنية منهجية جديدة مهمة لفهم البنية الكمومية الداخلية للأنواع الغريبة من الموصلات الفائقة المعروفة باسم الموصلات الفائقة غير التقليدية ، مما قد يسمح لنا بمعالجة مجموعة متنوعة من المشاكل المفتوحة في المواد الكمومية ، خوسيه لادو ، الأستاذ المساعد في وقالت جامعة آلتو ، التي قدمت الدعم النظري للبحث ، في بيان صحفي.
إيغور زاكاروف ، عالم أبحاث كبير في مختبر معالجة المعلومات الكمومية ، سكولتيك في موسكو ، أخبر لايف واير عبر البريد الإلكتروني أن الموصل الفائق هو حالة من المادة حيث لا تفقد الإلكترونات طاقتها عن طريق التشتت على النوى عند إجراء يمكن أن يتدفق التيار الكهربائي والتيار الكهربائي بلا هوادة
"في حين أن للإلكترونات أو النوى حالات كمومية يمكن استغلالها في الحساب ، فإن التيار الفائق الموصلية يتصرف كوحدة كمية كبيرة بخصائص كمومية" ، أضاف. "لذلك ، نستعيد الموقف الذي يمكن فيه استخدام حالة ماكرو للمادة لتنظيم معالجة المعلومات بينما لها تأثيرات كمية واضحة قد تمنحها ميزة حسابية."
أحد أكبر التحديات في الحوسبة الكمومية اليوم يتعلق بكيفية جعل الموصلات الفائقة تعمل بشكل أفضل.
المستقبل فائق التوصيل
قال كوبيتأجهزة الكمبيوتر الكمومية فائقة التوصيل تتفوق حاليًا على التقنيات المنافسة من حيث حجم المعالج.أظهرت Google ما يسمى بـ "التفوق الكمي" على جهاز فائق التوصيل يبلغ 53 كيلوبتًا في عام 2019. أطلقت شركة IBM مؤخرًا جهاز كمبيوتر كمي مع 127 كيوبت فائق التوصيل ، وأعلن Rigetti عن شريحة فائقة التوصيل تبلغ 80 كيلوبت.
أضاف كوبيت"تمتلك جميع شركات الأجهزة الكمومية خرائط طريق طموحة لتوسيع نطاق أجهزة الكمبيوتر الخاصة بهم في المستقبل القريب". "كان الدافع وراء هذا هو مجموعة من التطورات في الهندسة ، والتي مكّنت من تطوير تصميمات وتحسينات أكثر تعقيدًا للكيوبت. يتمثل التحدي الأكبر لهذه التقنية المعينة في تحسين جودة البوابات ، أي تحسين الدقة التي يستخدمها المعالج يمكنه معالجة المعلومات وإجراء عملية حسابية."
قد تكون الموصلات الفائقة الأفضل هي المفتاح لصنع أجهزة كمبيوتر كمومية عملية. قال مايكل بيركوك ، الرئيس التنفيذي لشركة الحوسبة الكمية Q-CTRL ، في مقابلة عبر البريد الإلكتروني ، إن معظم أنظمة الحوسبة الكمية الحالية تستخدم سبائك النيوبيوم والألمنيوم ، حيث تم اكتشاف الموصلية الفائقة في الخمسينيات والستينيات.
"أحد أكبر التحديات في الحوسبة الكمومية اليوم يتعلق بكيفية جعل الموصلات الفائقة تؤدي أداءً أفضل" ، أضاف بيركوك. "على سبيل المثال ، يمكن أن تتسبب الشوائب في التركيب الكيميائي أو بنية المعادن المترسبة في مصادر الضوضاء وتدهور الأداء في أجهزة الكمبيوتر الكمومية - وهذه تؤدي إلى عمليات تعرف باسم فك الترابط حيث يتم فقد" كمية "النظام."
تتطلب الحوسبة الكمية توازنًا دقيقًا بين جودة البت وعدد البتات ، كما أوضح زاكاروف. في كل مرة يتفاعل فيها الكيوبت مع البيئة ، مثل استقبال إشارات لـ "البرمجة" ، فقد يفقد حالته المتشابكة.
وأضاف: "بينما نرى تطورات صغيرة في كل من الاتجاهات التكنولوجية المشار إليها ، فإن دمجها في جهاز عمل جيد لا يزال بعيد المنال".
"الكأس المقدسة" للحوسبة الكمومية عبارة عن جهاز به مئات الكيوبتات ومعدلات خطأ منخفضة. لا يمكن للعلماء الاتفاق على كيفية تحقيق هذا الهدف ، ولكن إحدى الإجابات المحتملة هي استخدام الموصلات الفائقة.
قال زاكاروف: "إن العدد المتزايد للكيوبتات في جهاز السيليكون فائق التوصيل يؤكد الحاجة إلى آلات تبريد عملاقة يمكنها دفع كميات تشغيلية كبيرة قريبة من درجة حرارة الصفر المطلق".
