الكمبيوتر الكمي الجديد يفتح المزيد من القوة الحاسوبية

تشتهر أجهزة الكمبيوتر بالعمل باستخدام المعلومات الثنائية، أو الأصفار والواحدات، مما أدى إلى قيام أجهزة الكمبيوتر بتشغيل جزء كبير من عالم اليوم. تم تصميم أجهزة الكمبيوتر الكمومية الحالية أيضًا لمعالجة المعلومات الثنائية.

مارتن رينغباور فيزيائي تجريبي من إنسبروك ، النمسا.

يقول رينغباور: "إن اللبنات الأساسية لأجهزة الكمبيوتر الكمومية هي أكثر من مجرد أصفار وآحاد". "تقييدها على الأنظمة الثنائية يمنع هذه الأجهزة من الارتقاء إلى مستوى إمكاناتها الحقيقية."

حسابات بأرقام الكم

نجح فريق بحثي بقيادة توماس مونز في قسم الفيزياء التجريبية بجامعة إنسبروك في تطوير نوع جديد من الكمبيوتر الكمومي يمكنه إجراء عمليات حسابية عشوائية باستخدام أرقام كمومية. ينتج عن هذا النهج الجديد المزيد من القوة الحسابية مع عدد أقل من الجسيمات الكمومية.

تم نشر البحث في المجلة فيزياء الطبيعة.

على الرغم من أن طريقة تخزين المعلومات في الأصفار والأخرى لا تتسم بالكفاءة العالية ، إلا أنها أبسط بكثير من الطرق الأخرى. كما أنه موثوق به وقوي ضد الأخطاء ، مما جعله معيارًا لأجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية لفترة طويلة.

تفرد الحوسبة الكمومية

ومع ذلك ، تبدأ الأشياء في التغيير عند الحديث عن الحوسبة الكمومية. يخزن الكمبيوتر الكمومي في إنسبروك المعلومات في ذرات الكالسيوم الفردية المحاصرة ، مع وجود ثماني حالات مختلفة لكل ذرة. يتم استخدام حالتين فقط من هذه الحالات لتخزين المعلومات. تمتلك جميع أجهزة الكمبيوتر الكمومية الموجودة تقريبًا إمكانية الوصول إلى عدد أكبر من الحالات الكمومية مما تستخدمه بالفعل في العمليات الحسابية.

ابتكر فريق الفيزيائيين حاسوبًا كميًا يمكنه استخدام الإمكانات الكاملة للذرات باستخدام qudits للحساب. على عكس الطريقة الكلاسيكية ، فإن الطريقة الجديدة التي تستخدم المزيد من الحالات لا تؤثر سلبًا على موثوقية الكمبيوتر.

يقول توماس مونز: "تمتلك الأنظمة الكمية بشكل طبيعي أكثر من حالتين فقط ، وقد أظهرنا أنه يمكننا التحكم فيها جميعًا بشكل متساوٍ".

المهام التي تتطلب أجهزة كمبيوتر كمومية ، مثل المشاكل في الفيزياء أو علوم المواد أو الكيمياء ، يتم التعبير عنها بشكل طبيعي في اللغة qudit. إذا تمت إعادة كتابتها للكيوبتات ، فإنها غالبًا ما تصبح معقدة للغاية بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر الكمومية الحالية.

يقول Martin Ringbauer: "إن العمل بأكثر من أصفار وواحد أمر طبيعي جدًا ، ليس فقط للحاسوب الكمومي ولكن أيضًا لتطبيقاته ، مما يسمح لنا بإطلاق العنان للإمكانات الحقيقية للأنظمة الكمومية".