عاجل | تم تجهيز الكمبيوتر الكمي المعتمد على الذرات بميزة التصحيح المستمر للأخطاء لأول مرة

إن السباق لإنشاء أول حاسوب كمي عملي حقاً يصل إلى مستوى جديد. نجحت آلة تعتمد على ذرات الإيتربيوم-171 فائقة التبريد في التغلب على العديد من الصعوبات التقنية في طريقها إلى التطبيق، لتنضم إلى مجموعة صغيرة من الأجهزة الواعدة المماثلة.

يمكن تقسيم أجهزة الكمبيوتر الكمومية، التي لديها حاليًا بعض الآفاق على الأقل، إلى عدة مجموعات رئيسية. تعتمد الأكثر "ترويجًا" على الكيوبتات فائقة التوصيل (جوجل، IBM)، والتي تتطلب درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق. تظهر نتائج جيدة بواسطة آلات الفوتون (Xanadu، PsiQuantum) وعلى المصائد الأيونية (IonQ، كم عدد).

فئة أخرى اكتسبت زخمًا مؤخرًا هي أجهزة الكمبيوتر الكمومية المعتمدة على ذرات محايدة فائقة التبريد. وتشمل هذه سيارة الشركة الحوسبة الذريةوالتي تمكن المطورون من تجهيزها بالتصحيح المستمر للأخطاء.

"هذه علامة اختيار كبيرة على قائمة قدرات الأنظمة الذرية المحايدة. كانت الاختلافات بين تجاربنا بمثابة قفزات هائلة، ولكن الآن يتعلق الأمر فقط بعمل الأشياء بشكل أفضل وأسرع وأرخص"، كما يقول مؤسس الشركة ومديرها التنفيذي بن بلوم.

تتكون طريقة تصحيح الخطأ من توزيع المعلومات بين عدة كيوبتات. يتم استخدام بعضها كنظام تحذير - في حالة حدوث خطأ، فإنها تشير إلى ذلك، مما يسمح بتصحيحه.

وأظهر الفريق أن مجموعات البتات الكمومية المشاركة في تصحيح الأخطاء يمكن زيادتها من 16 إلى 32 دون إدخال أخطاء إضافية. علاوة على ذلك، مع زيادة هذا العدد، تبين أن معدل الخطأ أصبح أقل. وهذا أمر مهم لأن زيادة عدد الكيوبتات هو ما يجعل الكمبيوتر الكمي أكثر قوة في النهاية.

يعتبر بلوم أهم إنجاز هو مدة العمليات الحسابية مع تصحيح الأخطاء دون توقف - ما يصل إلى 90 دورة: "كان هدفنا دائمًا ... تشغيل تصحيح الأخطاء في وضع لا نهائي."

سيتطلب حل المشكلات ذات الأهمية الصناعية عددًا كبيرًا من الكيوبتات والحسابات طويلة المدى في الوضع المستمر. تدعي شركة Atom Computing أنها حققت كلا الأمرين.

يقول جيف طومسون من جامعة برينستون: "هذه الدراسة هي الأولى التي تجمع في تجربة واحدة كل القدرات اللازمة لإنشاء حاسوب كمي حقيقي باستخدام ذرات محايدة".

وأوضح إن هذا يتطلب إنجازًا تجريبيًا حقيقيًا، ولكن لا يزال من الممكن تحسين معدلات الخطأ الإجمالية والسرعة الحسابية.

هذه خطوة أخرى نحو إنشاء كمبيوتر كمي من ذرات محايدة يمكن تشغيلها بشكل مستمر - بنفس الطريقة التي تعمل بها أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية التقليدية دون توقف، كما يوافق مارك سافمان من جامعة ويسكونسن في ماديسون. ومع ذلك، على مدار 90 دورة، لا تزال الأخطاء تتراكم، على الرغم من أنها أقل من 1%، كما يضيف.

وأوضح بلوم إنه وزملاؤه يعملون بالفعل على إزالة بعض هذه الأخطاء، وهو واثق من إمكانيات تحسين أداء الكمبيوتر الكمي بشكل أكبر. ويتوقع أنه، إلى جانب عمل مجموعات بحثية أخرى، سوف تتنافس الآلات من هذا النوع مع الكيوبتات فائقة التوصيل.

ويختتم بلوم حديثه قائلاً: "يُظهر هذا العمل بوضوح أن العديد من القيود الفيزيائية التي منعت الذرات المحايدة من أن تكون مثيرة للإعجاب مثل الكيوبتات فائقة التوصيل يتم إزالتها تدريجياً".

ويؤكد طومسون قائلاً: "أتوقع تقدماً سريعاً في المستقبل القريب... في جميع أنحاء الصناعة".