الوجبات الجاهزة الرئيسية
- ألهمت الأجهزة الميكانيكية البسيطة تقدمًا حديثًا في الحوسبة الكمومية.
- اخترع باحثو جامعة ستانفورد تقنية حوسبة باستخدام الأجهزة الصوتية التي تسخر الحركة.
- حققت الحوسبة الكمومية تقدمًا كبيرًا في السنوات الأخيرة ، وعلى الأخص مع إظهار ما يسمى بالتفوق الكمي.
اجنيتا كليلاند
قد تكون أجهزة الكمبيوتر الكمومية العملية خطوة أقرب إلى الواقع بفضل البحث الجديد المستوحى من الأجهزة الميكانيكية البسيطة.
يدعي باحثو جامعة ستانفورد أنهم طوروا جهازًا تجريبيًا هامًا لتقنيات المستقبل القائمة على فيزياء الكم. تتضمن هذه التقنية أدوات صوتية تسخر الحركة ، مثل المذبذب الذي يقيس الحركة في الهواتف. إنه جزء من جهد متزايد لتسخير القوى الغريبة لميكانيكا الكم للحوسبة.
"بينما تقوم العديد من الشركات بتجربة الحوسبة الكمومية اليوم ، فإن التطبيقات العملية التي تتجاوز مشاريع" إثبات المفهوم "ربما تكون على بعد 2-3 سنوات" ، هذا ما قاله يوفال بوجر ، كبير مسؤولي التسويق في شركة الحوسبة الكمومية Classiq لـ Lifewire في مقابلة عبر البريد الإلكتروني. "خلال هذه السنوات ، سيتم تقديم أجهزة كمبيوتر أكبر وأكثر قدرة ، وسيتم اعتماد منصات البرامج التي تسمح بالاستفادة من هذه الأجهزة القادمة."
دور الأنظمة الميكانيكية في الحوسبة الكمية
يحاول الباحثون في جامعة ستانفورد تقليل فوائد الأنظمة الميكانيكية إلى المقياس الكمي. وفقًا لدراستهم الأخيرة المنشورة في مجلة Nature ، فقد حققوا هذا الهدف من خلال ضم مذبذبات صغيرة إلى دائرة يمكنها تخزين ومعالجة الطاقة في كيوبت ، أو "بت" كمي من المعلومات. تولد الكيوبتات تأثيرات ميكانيكية كمومية يمكنها تشغيل أجهزة الكمبيوتر المتقدمة.
الطريقة التي يعمل بها الواقع على المستوى الميكانيكي الكمومي مختلفة تمامًا عن تجربتنا المجهرية للعالم.
"مع هذا الجهاز ، أظهرنا خطوة تالية مهمة في محاولة بناء أجهزة كمبيوتر كمومية وأجهزة كمومية أخرى مفيدة تعتمد على أنظمة ميكانيكية" ، هذا ما قاله أمير صفوي نعيني ، كبير مؤلفي البحث ، في اصدار جديد. "نحن في الأساس نتطلع إلى بناء أنظمة" ميكانيكية كمومية "."
صنع الأجهزة الميكانيكية الصغيرة استغرق الكثير من العمل. كان على الفريق أن يصنع مكونات الأجهزة بدقة نانومترية ويضعها على شريحتي كمبيوتر من السيليكون. ثم صنع الباحثون نوعًا من الساندويتش الذي يعلق الرقائق معًا ، لذا فإن العناصر الموجودة في الرقاقة السفلية تواجه العناصر الموجودة في النصف العلوي.
تحتوي الشريحة السفلية على دائرة ألومنيوم فائقة التوصيل تشكل كيوبت الجهاز. يؤدي إرسال نبضات الميكروويف إلى هذه الدائرة إلى توليد فوتونات (جسيمات ضوئية) ، والتي تشفر كمًا من المعلومات في الجهاز.
على عكس الأجهزة الكهربائية التقليدية ، التي تخزن البتات كجهد يمثل إما 0 أو 1 ، يمكن للكيوبتات في الأجهزة الميكانيكية الكمومية أن تمثل أيضًا مجموعات من 0 و 1 في وقت واحد. تسمح الظاهرة المعروفة باسم التراكب للنظام الكمي بالخروج في حالات كمية متعددة في وقت واحد حتى يتم قياس النظام.
"الطريقة التي يعمل بها الواقع على المستوى الميكانيكي الكمومي مختلفة تمامًا عن تجربتنا المجهرية للعالم ،" قال صفوي نعيني.
اجنيتا كليلاند
التقدم في الحوسبة الكمية
تتقدم تقنية الكم بسرعة ، ولكن هناك عقبات يجب إزالتها قبل أن تكون جاهزة للتطبيقات العملية ، كما قال إيتامار سيفان ، الرئيس التنفيذي لآلات الكم ، لـ Lifewire في مقابلة عبر البريد الإلكتروني.
قال سيفان"الحوسبة الكمومية هي على الأرجح التحدي الأكبر الذي نشغله كمجتمع الآن". "لكي تصبح عملية ، سوف تتطلب تقدمًا كبيرًا واختراقات في طبقات متعددة من كومة الحوسبة الكمومية."
في الوقت الحالي ، أصبحت أجهزة الكمبيوتر الكمومية مسكونة بالضوضاء ، مما يعني أنه بمرور الوقت ، تصبح الكيوبتات صاخبة لدرجة أنه ليس لدينا طريقة لفهم البيانات الموجودة عليها ، وتصبح عديمة الفائدة ، زاك روماشكو ، مهندس مع قالت شركة Universal Quantum في بريد إلكتروني.
"من الناحية العملية ، هذا يعني أن خوارزميات أجهزة الكمبيوتر الكمومية تقتصر على مقدار صغير فقط من الوقت أو عدد العمليات قبل الفشل ،" قال روماشكو. "ليس من الواضح ما إذا كان هذا النظام الصاخب يمكن أن يؤدي إلى نتائج عملية ، على الرغم من أن العديد من الباحثين يعتقدون أن محاكاة المواد الكيميائية الأساسية في متناول اليد."
حققت الحوسبة الكمومية تقدمًا كبيرًا في السنوات الأخيرة ، وعلى الأخص مع إظهار ما يسمى بـ "التفوق الكمي" الذي أجرى فيه الكمبيوتر الكمومي عملية ادعى المؤلفون أنها كانت ستأخذ آلة عادية حوالي 10000 سنوات كاملة. قال روماشكو: "كان هناك بعض الجدل حول ما إذا كان الكمبيوتر العادي سيستغرق كل هذا الوقت الطويل ، لكنه لا يزال عرضًا رائعًا".
بمجرد حل العقبات التقنية ، يتوقع سيفان أنه في غضون بضع سنوات ، ستبدأ الحوسبة الكمومية في إحداث تأثير كبير على كل شيء من التشفير إلى اكتشاف اللقاح.وقال: "تخيل مدى اختلاف جائحة Covid-19 إذا كانت أجهزة الكمبيوتر الكمومية قادرة على المساعدة في اكتشاف لقاح في جزء صغير من الوقت".
