الاحصاء الكمية
رقاقة الكم المبتكرة تتغلب على عقبة رئيسية في المجال
حقق علماء فيزياء الكم في جامعة كوبنهاغن قفزة كبيرة إلى الأمام في مجال تكنولوجيا الكم ، متغلبين على عقبة رئيسية. قام الفريق بتشغيل عدة كيوبتات تدور في نفس الوقت على نفس الشريحة الكمومية ، مما سيساعد في الوصول إلى أجهزة كمبيوتر عملاقة.
واحدة من العقبات الرئيسية التي تحول دون تحقيق حاسوب كمومي وظيفي كبير هو التحكم في العديد من أجهزة الذاكرة الأساسية ، أو المكدسة، معًا. عندما يتم التحكم في كيوبت واحد ، عادة ما يكون هناك تأثير سلبي بواسطة نبضات تحكم متزامنة مطبقة على أخرى.
ضم الفريق الذي تغلب على هذا التحدي اثنين من علماء الفيزياء الكمومية في معهد نيلز بور بجامعة كوبنهاغن - طالب دكتوراه وما بعد الدكتوراة فريدريكو فيديل ، وأستاذ مساعد أنسوا تشاترجي. كان الاثنان يعملان في مجموعة الأستاذ المشارك فرديناند كوميث.
وقد نشرت الدراسة في مجلة المراجعة المادية X الكم.
نهج جديد مع تدور Qubits
بينما ركزت شركات مثل Google و IBM على تكنولوجيا الموصلات الفائقة للمعالجات الكمومية ، تبحث مجموعة البحث أكثر في كيوبتات أشباه الموصلات ، أو كيوبت تدور.
يقول فيديل: "بشكل عام ، تتكون من سبينات إلكترونية محصورة في هياكل نانوية شبه موصلة تسمى النقاط الكمومية ، بحيث يمكن التحكم في حالات الدوران الفردية وتشابكها مع بعضها البعض".
يمكن للكيوبتات الدوارة أن تحافظ على حالاتها الكمومية لفترة طويلة ، والتي من المحتمل أن تمكنها من أداء عمليات حسابية أسرع وأكثر دقة من أنواع المنصات الأخرى. نظرًا لحجمها الضئيل ، يمكن وضع الكثير منها على شريحة مقارنة بمقاربات كيوبت الأخرى. يعد هذا أمرًا مهمًا نظرًا لحقيقة أن المزيد من الكيوبت يؤدي إلى زيادة قوة معالجة الكمبيوتر.
كان فريق البحث قادرًا على تصنيع وتشغيل أربعة كيوبتات في صفيف 2 × 2 على شريحة واحدة.
الحصول على Qubits للتواصل
وفقًا لـ Anasua Chatterjee ، فإن أحد أهم الأهداف هو جعل الكيوبت تتواصل مع بعضها البعض.
يقول تشاترجي: "الآن بعد أن أصبح لدينا بعض الكيوبتات الجيدة جدًا ، فإن اسم اللعبة يربطها في دوائر يمكنها تشغيل العديد من الكيوبتات ، بينما تكون معقدة أيضًا بما يكفي لتصحيح أخطاء الحساب الكمي". "حتى الآن ، وصل البحث في كيوبتات الدوران إلى النقطة التي تحتوي فيها الدوائر على صفائف 2 × 2 أو 3 × 3 كيوبت. المشكلة هي أن الكيوبتات الخاصة بهم لا يتم التعامل معها إلا واحدة تلو الأخرى ".
تتكون الدائرة الكمية التي طورها الفريق من مادة زرنيخيد الغاليوم شبه الموصلة ، وهي ليست أكبر من حجم البكتيريا.
شاترجي هو أحد المؤلفين الرئيسيين للدراسة.
"الشيء الجديد والمهم حقًا في رقاقاتنا هو أنه يمكننا تشغيل وقياس جميع الكيوبتات في وقت واحد. لم يتم إثبات هذا من قبل مع الكيوبتات السفلية - ولا مع العديد من الأنواع الأخرى من الكيوبتات ، "كما يقول تشاترجي.
من أجل إجراء الحسابات الكمومية ، من المهم العمل والقياس في وقت واحد. تعتبر الكيوبتات حساسة للغاية ، وعندما يتم قياسها واحدة تلو الأخرى ، يمكن حتى للضوضاء المحيطة الصغيرة أن تغير المعلومات الكمومية في النظام.
يقول البروفيسور كوميث: "للحصول على معالجات كمومية أكثر قوة ، لا يتعين علينا فقط زيادة عدد الكيوبتات ، ولكن أيضًا عدد العمليات المتزامنة ، وهو بالضبط ما فعلناه".
التحدي الرئيسي الآخر هو أنه يجب ضبط أقطاب التحكم الـ 48 الخاصة بالرقاقة يدويًا، ويجب ضبطها باستمرار. هذه مهمة تستغرق وقتًا طويلاً بالنسبة للبشر، لذا يبحث الفريق الآن عن طريقة لاستخدام خوارزميات التحسين والتعلم الآلي لأتمتة العملية.
