كتب – رامز يوسف:
قال علماء إنهم حلوا مشكلة عمرها 10 سنوات يمكن أن تجعل مفهوم “القرص الصلب الكمومي” أقرب إلى الواقع.
يعتمد الحل على تطوير نوع جديد من نظام تصحيح الأخطاء لتثبيت البتات الكمومية – اللبنات الأساسية للمعلومات الكمية – ضد التداخل، والتغلب على عقبة رئيسية تواجه تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمية العملية.
إذا تم توسيع نطاقها بنجاح، يمكن أن تمهد هذه التقنية الطريق لأنظمة ذاكرة كمية عالية الكفاءة قادرة على تخزين كميات هائلة من البيانات الكمية، كما قال الباحثون في دراسة جديدة نُشرت في 4 نوفمبر في مجلة Nature Communications.
وقال الباحثون في بيان: “هذا التقدم حاسم لتطوير أجهزة كمبيوتر كمية قابلة للتطوير، لأنه يسمح ببناء أكثر إحكاما لأنظمة الذاكرة الكمية.. من خلال تقليل التكلفة المادية للبت الكمومي، تمهد النتائج الطريق لإنشاء “رص صلب كمومي أكثر إحكاما – وهو نظام ذاكرة كمومي فعال قادر على تخزين كميات هائلة من المعلومات الكمومية بشكل موثوق”.
مواجهة الأخطاء التي تعطل الحسابات
يكمن أحد أكبر التحديات في الحوسبة الكمومية في إدارة الأخطاء التي تعطل الحسابات.
تعتمد أجهزة الكمبيوتر الكمومية على البتات الكمومية، وهي وحدات صغيرة من المعلومات الكمومية تشبه البتات في أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية، وهي حساسة جدا للاضطرابات البيئية مثل التغيرات في درجات الحرارة والتداخل الكهرومغناطيسي. حتى الاضطرابات الضئيلة في الحالة الكمومية الدقيقة للبت الكمومي يمكن أن تؤدي إلى فقدان البيانات والأخطاء في الأنظمة الكمومية.
لسنوات، عمل الباحثون لإيجاد طرق للحفاظ على استقرار هذه البتات الكمومية والبيانات الكمومية التي تحملها. يتحقق تصحيح الخطأ في الأنظمة الكمومية عادةً من خلال تنظيم البتات الكمومية في بنية شبكية تتبع “كودًا” طوبولوجيًا. وأوضح الباحثون أن الهدف هو الفوز باستخدام أقل عدد ممكن من البتات الكمومية الفيزيائية لإدارة الأخطاء عند ظهورها.
ومع ذلك، لا تستطيع طرق تصحيح الأخطاء ثلاثية الأبعاد الحالية التعامل مع الأخطاء إلا على طول خط واحد من البتات الكمومية، ما يحد من مقدار الخطأ الذي يمكنهم علاجه مع نمو النظام. وتغلب الباحثون على هذه المشكلة من خلال تطوير بنية تصحيح الأخطاء التي تستخدم شبكة ثلاثية الأبعاد من البتات الكمومية المنظمة بواسطة رمز طوبولوجي يتيح تصحيح الأخطاء عبر الأسطح ثنائية الأبعاد داخل الهيكل ثلاثي الأبعاد، بدلاً من مجرد بعد واحد.
وقال الباحثون إن هذه البنية يمكنها التعامل مع المزيد من الأخطاء مع نمو النظام عن طريق تصحيحها على أسطح ثنائية الأبعاد أوسع داخل الشبكة ثلاثية الأبعاد، ما يسمح لها بالتوسع بكفاءة أكبر.
وقال المؤلف الرئيسي دومينيك ويليامسون، الباحث في معهد جامعة سيدني للنانو وكلية الفيزياء “لا تزال هناك حواجز كبيرة يجب التغلب عليها في تطوير جهاز كمبيوتر كمي عالمي. أحد أكبر هذه الحواجز أننا بحاجة إلى استخدام معظم البتات الكمومية – المفاتيح الكمومية في قلب الآلات – لقمع الأخطاء التي تظهر بالطبع داخل التكنولوجيا”.
قال البروفيسور ستيفن بارتليت، عالم نظرية الكم ومدير معهد جامعة سيدني للنانو، في بيان: “يمكن أن يساعد هذا التقدم في تغيير طريقة بناء أجهزة الكمبيوتر الكمومية وتشغيلها، ما يجعلها أكثر سهولة في الوصول إليها وعملية لمجموعة واسعة من التطبيقات، من التشفير إلى المحاكاة المعقدة للأنظمة الكمومية متعددة الأجسام”.
اقرأ أيضا:
