الحوسبة الكمومية
الحوسبة الكمومية خطوة واحدة أقرب إلى التطبيقات العملية
في حين أن سوق الحوسبة الكمومية من المتوقع أن يصل إلى 65 مليار دولار بحلول عام 2030، لا تزال هناك العديد من العوائق قبل دخولها التطبيقات العملية. ومع ذلك، فإن الحوسبة الكمومية لها القدرة على حل العديد من المشكلات المعقدة. فرق البحث في الجامعات والمؤسسات الخاصة في جميع أنحاء العالم تعمل بجد لجعل هذا حقيقة.
أحد هذه الفرق بقيادة xu yi، أستاذ مساعد في الهندسة الكهربائية والحاسوبية في جامعة فيرجينيا مدرسة الهندسة والعلوم التطبيقية.
فريق xu-created مكانة في الفيزياء والتطبيقات للأجهزة الفوتونية، والتي تستخدم للكشف عن وتشكيل الضوء للتطبيقات مثل الاتصالات والحوسبة. قام الفريق بتطوير منصة حوسبة كمومية قابلة للتطوير تقلل بشكل كبير من عدد الأجهزة المطلوبة لتحقيق سرعة كمومية، وتمكنت من أن تتم على شريحة فوتونية بحجم سنت.
الفريق cũng شمل Olivier Pfister، أستاذ الفيزياء الكمومية والمعلومات الكمومية في UVA، وHansuek Lee، أستاذ مساعد في المعهد الكوري المتقدم للعلوم والتكنولوجيا.
تم نشر البحث في Nature Communications.
كما تم دعمه من قبل Zijiao Yang، طالب دكتوراه في الفيزياء، وMandana Jahanbozorgi، طالب دكتوراه في الهندسة الكهربائية والحاسوبية. هما المؤلفان الأولان للورقة.
معلومات الحوسبة الكمومية والمعالجة
تفتح الحوسبة الكمومية طريقًا جديدًا لمعالجة المعلومات، وتسمح لكمبيوترك المكتب أو المحمول بمعالجة المعلومات في سلاسل طويلة من البتات. يحمل البت قيمة 0 أو 1، وتعالج الحواسيب الكمومية المعلومات بالتوازي، مما يعني أنها لا تتطلب الانتظار حتى يتم معالجة تسلسل المعلومات قبل الانتقال إلى المزيد. القبيل هو الوحدة الأساسية للحوسبة الكمومية، وهو وحدة معلومات يمكن أن تكون 0 و 1 في نفس الوقت. النمط الكمومي، من ناحية أخرى، يمتد على كامل طيف المتغيرات بين 0 و 1.
يعمل الباحثون الآن على مناهج مختلفة لإنتاج أعداد كبيرة من القبائل بفعالية لتحقيق سرعات كمومية.
المنهج الجديد القائم على الفوتونات الذي طوره yi هو مفيد بشكل خاص لأن حقل الضوء هو أيضًا طيف كامل. هذا يعني أن كل موجة ضوئية في الطيف لها إمكانية أن تصبح وحدة كمومية. افترض yi أن الضوء سوف يصل إلى حالة كمومية إذا كانت حقول الضوء متشابكة.
إنشاء النظام
قام فريق yi بإنشاء مصدر كمومي في ميكروريسوناتور بصري، وهو هيكل حلقي بحجم المليمتر يحيط بالفوتونات قبل توليد مجهر، جهاز يتحول الفوتونات من طول موجي واحد إلى عدة أطوال موجية. يتداول الضوء حول الحلقة ويزيد من القوة البصرية، مما يزيد من فرص التفاعل بين الفوتونات. هذا ينتج عن تشابك كمومي بين حقول الضوء في المايكروكومب.
استخدم فريق yi التعدد لتحديد توليد 40 قبيلاً من ميكروريسوناتور واحد على شريحة، وأثبتوا أن التعدد للنمط الكمومي يمكن أن يعمل على منصات فوتونية متكاملة.
“نحن نقدر أننا عندما نضبط النظام، يمكننا توليد آلاف القبائل من جهاز واحد،” قال yi.
من خلال تقنية التعدد الخاصة bởi yi، نحن قربنا من استخدام الحوسبة الكمومية في ظروف العالم الحقيقي، حيث توجد أخطاء لا مفر منها. هذه الأخطاء بسبب الحالات الكمومية وطبيعتها الهشة.
يمكن أن يتطلب عدد الأخطاء أكثر من مليون قبيلاً لتعويضها، وهناك زيادة متناسبة في عدد الأجهزة. يقلل التعدد من عدد الأجهزة بمقدار أمرين أو ثلاثة من حيث الحجم.
هناك ميزتان أخريان لنظام yi القائم على الفوتونات. أولاً، لأن الفوتون لا يمتلك كتلة، يمكن للحواسيب الكمومية ذات الشريحة الفوتونية المتكاملة تشغيل أو نوم عند درجة حرارة الغرفة. كما قام lee بتصنيع المايكروريسوناتور على شريحة سيليكون باستخدام تقنيات الليثوغرافيا القياسية. هذا يعني أن المايكروريسوناتور أو المصدر الكمومي يمكن أن d be mass-produced. ‘نحن فخورون بالدفع إلى حدود الهندسة في الحوسبة الكمومية وتسريع الانتقال من البصريات بالجملة إلى الفوتونات المتكاملة،’ قال yi. ‘سوف نستمر في استكشاف طرق لتكامل الأجهزة والدائرة في منصة كمومية قائمة على الفوتونات وتحسين أدائها.’
