اختراق كبير في تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية التي يمكنها حل التحديات الحرجة في عصرنا
قام علماء Universal of Sussex و Universal Quantum ، ولأول مرة، بتوصيل الرقائق الدقيقة الكمومية معًا، مثل أحجية الصور المقطوعة، لصنع أجهزة كمبيوتر كمومية قوية وبسرعة اتصال ودقة قياسية.
أظهر باحثون من جامعة ساسكس ويونيفرسال كوانتوم لأول مرة أن التات الكمومية (كيوبتات) يمكن أن تنتقل مباشرة بين رقائق الكمبيوتر الكمومية وأثبتوا ذلك بسرعة ودقة قياسية. يحل هذا الاختراق تحديًا كبيرًا في بناء أجهزة كمبيوتر كمومية كبيرة وقوية بما يكفي لمعالجة المشكلات المعقدة ذات الأهمية الحاسمة للمجتمع.
اليوم، تعمل أجهزة الكمبيوتر الكمومية بمقياس 100 كيلوبت. يتوقع الخبراء أن الملايين من الكيوبتات مطلوبة لحل المشكلات المهمة التي يصعب الوصول إليها من قبل أقوى أجهزة الكمبيوتر العملاقة اليوم. هناك سباق كمي عالمي لتطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية التي يمكن أن تساعد في العديد من التحديات المجتمعية الهامة من اكتشاف الأدوية إلى جعل إنتاج الأسمدة أكثر كفاءة في استخدام الطاقة وحل المشكلات المهمة في كل صناعة تقريبًا، بدءًا من صناعة الطيران إلى القطاع المالي.
في الورقة البحثية، التي نُشرت في 8 فبراير 2023، في مجلة Nature Communications ، أوضح العلماء كيف استخدموا تقنية جديدة وقوقوية،طلقوا عليها اسم “ UQ Connect ”، لاستخدام روابط المجال الكهربائي لتمكين الكيوبتات من الانتقال من وحدة رقاقة حوسبة كمومية إلى أخرى بسرعة ودقة غير مسبوقين. يسمح ذلك للرقائق بفتحها معًا مثل أحجية الصور المقطعة لصنع كمبيوتر كمي أكثر قوة.
يُظهر الرسم وجود وحدتين من وحدات الكمبيوتر الكمومية يتم محاذاة بحيث يمكن للذرات أن تنتقل من رقاقة كمبيوتر كمومية إلى أخرى. الائتمان: جامعة ساسكس
نجح فريق جامعة ساسكس وفريق يونيفرسال كوانتوم في نقل الكيوبتات بمعدل نجاح 99.999993٪ ومعدل اتصال 2424 / ثانية، وكلا الرقمين يعدان أرقامًا قياسية عالمية وطلبات من حيث الحجم أفضل من الحلول السابقة.
قال البروفيسور وينفريد هينسنجر ، أستاذ تقنيات الكم في جامعة ساسكس وكبير العلماء والمؤسس المشارك في Universal Quantum: “مع نمو أجهزة الكمبيوتر الكمومية، سنكون في النهاية مقيدين بحجم الشريحة الدقيقة، مما يحد من عدد وحدات البت الكمومية. يمكن أن تستوعب هذه الشريحة. على هذا النحو، كنا نعلم أن النهج المعياري كان مفتاحًا لجعل أجهزة الكمبيوتر الكمومية قوية بما يكفي لحل مشاكل الصناعة المتغيرة. لإثبات أنه يمكننا توصيل شريحتين للحوسبة الكمومية – تشبه إلى حد ما أحجية الصور المقطوعة – والأهم من ذلك أنها تعمل بشكل جيد، نطلق العنان لإمكانية التوسع من خلال ربط مئات أو حتى الآلاف من رقائق الحوسبة الكمومية “.
أثناء ربط الوحدات بسرعة قياسية عالمية، تحقق العلماء أيضًا من أن الطبيعة الكمومية “الغريبة” للكيوبت تظل كما هي أثناء النقل، على سبيل المثال، يمكن أن يكون الكيوبت 0 و1 في نفس الوقت.
جامعة ساسكس وعلماء الكم العالمي، البروفيسور وينفريد هينسنجر والدكتور سيباستيان ويدت في مختبرات الحوسبة الكمومية بجامعة ساسكس. الائتمان: جامعة ساسكس
قال الدكتور سيباستيان ويدت ، الرئيس التنفيذي والمؤسس المشارك لشركة Universal Quantum ، والمحاضر الأول في تقنيات الكم في جامعة ساسكس: “ينصب تركيزنا الدؤوب على تزويد الأشخاص بأداة تمكنهم من إحداث ثورة في مجال عملهم. قام فريق Universal Quantum و University of Sussex بعمل شيء لا يصدق حقًا هنا من شأنه أن يساعد في جعل رؤيتنا حقيقة واقعة. تُظهر هذه النتائج المثيرة الإمكانات الرائعة لأجهزة الكمبيوتر الكمومية الخاصة بـ Universal Quantum لتصبح قوية بما يكفي لإطلاق العديد من تطبيقات الحوسبة الكمومية التي تغير الحياة “.
حصلت شركة Universal Quantum للتو على 67 مليون يورو من مركز الفضاء الألماني (DLR) لبناء جهازي كمبيوتر كميين حيث سيتم نشر هذه التكنولوجيا كجزء من العقد. كما تم مؤخرًا تسمية الجامعة المنبثقة عن جامعة ساسكس كواحدة من الفائزين بجائزة معهد الفيزياء لعام 2022 في فئة بدء الأعمال التجارية.
وأضاف Weidt: “كان عقد DLR على الأرجح أحد أكبر عقود الحوسبة الكمومية الحكومية التي تم تسليمها على الإطلاق إلى شركة واحدة. هذا هو التحقق من صحة ضخمة من التكنولوجيا لدينا. تعمل Universal Quantum الآن بجد لنشر هذه التكنولوجيا في أجهزتنا التجارية القادمة. “
قادت الدكتورة مريم أختار البحث خلال فترة عملها كزميل باحث في جامعة ساسكس ومستشار الكم في يونيفرسال كوانتوم. قالت: “لقد أظهر الفريق نقلًا سريعًا ومتماسكًا للأيونات باستخدام روابط المادة الكمومية. تتحقق هذه التجربة من صحة البنية الفريدة التي طورتها شركة Universal Quantum – مما يوفر طريقًا مثيرًا نحو الحوسبة الكمومية على نطاق واسع حقًا “.
قال البروفيسور ساشا روزنيل ، نائب رئيس جامعة ساسكس: “إنه لأمر رائع أن نرى العمل الملهم لجامعة ساسكس وعلماء فيزياء الكم العالمي قد أدى إلى هذا الاختراق الهائل، مما جعلنا نقترب خطوة مهمة من الكمبيوتر الكمومي. من شأنها أن تكون ذات فائدة مجتمعية حقيقية. هذه الحواسيب لديها تطبيقات لا حدود لها – من تحسين تطوير الأدوية، وخلق مواد جديدة، وربما حتى فتح حلول لأزمة المناخ. تستثمر University of Sussex بشكل كبير في الحوسبة الكمية لدعم طموحنا الجريء لاستضافة أقوى أجهزة الكمبيوتر الكمومية في العالم وإحداث تغيير لديه القدرة على التأثير بشكل إيجابي على العديد من الأشخاص في جميع أنحاء العالم. ومع فرق تغطي طيف الحوسبة الكمومية وبحوث التكنولوجيا، تتمتع جامعة ساسكس بخبرة واسعة وعميقة في هذا المجال. ما زلنا ننمي أبحاثنا وتدريسنا في هذا المجال، مع خطط لبرامج تعليمية جديدة وتعيينات جديدة “.
قال البروفيسور كيث جونز، وكيل الجامعة المؤقت ونائب رئيس الجامعة للبحوث والمشاريع بجامعة ساسكس ، عن التطور: “هذا اكتشاف مثير للغاية من الفيزيائيين بجامعة ساسكس وشركة يونيفرسال كوانتوم. إنه يثبت قيمة وديناميكية هذه الشركة المنبثقة من جامعة ساسكس ، والتي يرتكز عملها على بحث أكاديمي صارم ورائد عالميًا. ستكون أجهزة الكمبيوتر الكمومية محورية في المساعدة على حل بعض القضايا العالمية الأكثر إلحاحًا. يسعدنا أن الأكاديميين في ساسكس يقدمون أبحاثًا توفر الأمل في تحقيق الإمكانات الإيجابية لتكنولوجيا الكم من الجيل التالي في مجالات حاسمة مثل الاستدامة وتطوير الأدوية والأمن السيبراني “.
المصدر: scitechdaily
شاهد المزيد:
