تم وضع رقم قياسي جديد للبوابات الكمومية ثنائية البت التي يمكن أن تساعد في التغلب على بعض تحديات الحوسبة الكمومية المستعصية.استخدم الباحثون ذرتين تم تضخيمهما إلى حجم هزلي تقريبًا ثم تبريدهما إلى جزء صغير فوق الصفر المطلق إلى بتتين الكم. بوابة الكم ، اللبنة الأساسية لأجهزة الكمبيوتر ، الحوسبة الكمومية الفعالة ، يمكن أن يؤدي هذا الاختراق إلى نوع جديد من هندسة الحوسبة الكمومية التي تكسر القيود الحالية لعمليات الكم الخالية من الضوضاء.
تعتمد الحوسبة الكمومية أساسًا على الكيوبتات ، أو بتات الكم باختصار ، على عكس الحوسبة الكلاسيكية التي تعتمد على الكيوبتات الكلاسيكية.
البتة هي حاملة المعلومات في الحاسوب ، وفي الحاسوب التقليدي ، يتم تمثيل المعلومات في نظام ثنائي ، وبالتالي فإن قيمة هذه البتة هي إما صفر أو واحد. على الرغم من وجود ظاهرة في الكمبيوتر الكمومي تُعرف باسم التراكب الكمي ، والتي تسمح للبت الكمي بأن يكون له قيمة صفر وواحد في نفس الوقت ، فإن هذا التراكب أو التشابك يساهم في تمثيل بعض الخوارزميات القوية ويجعل الحوسبة أفضل وأسرع . البوابة الكمومية ثنائية البت هي عملية منطقية تتطلب 2 كيوبت ، يمكن قراءة الكيوبتات وتشذيرها ، وهو أبسط جزء من الكمبيوتر الكمومي.
جرب العلماء البوابات الكمومية بناءً على مواد مختلفة وحققوا بعض الاختراقات غير العادية. ومع ذلك ، تبقى مشكلة واحدة: فك الترابط الكمي هو فك الترابط السريع والسهل. تسريع المنفذ هو أفضل طريقة لحل هذه المشكلة. اتخذ فريق من الباحثين من المعاهد الوطنية للعلوم الطبيعية في اليابان بقيادة الفيزيائي Chiu Towards نهجًا مختلفًا قليلاً عن المعتاد.
الكيوبتات نفسها عبارة عن ذرات من معدن الروبيديوم في الحالة الغازية. باستخدام الليزر (المستخدم لمعالجة الأجسام على مقياس ذري) ، تم تبريد هذه الذرات إلى ما يقرب من الصفر المطلق ووضعها على مسافة ميكرون دقيقة من بعضها البعض باستخدام ملاقط بصرية. الذرات بالليزر. دفع هذا الإلكترونات من أقرب مسافة مدارية حول كل نواة إلى مستوى مداري أعلى وأوسع ، مما دفع الذرات إلى أجسام تعرف باسم ذرات ريدبيرج. أنتج هذا تبادلًا دوريًا للشكل المداري وطاقة الإلكترون بمقدار 6.5 نانوثانية بين الذرات الضخمة.
باستخدام المزيد من نبضات الليزر ، تمكن الباحثون من إجراء عملية بوابة كمومية بين الذرتين. قال الباحثون إن سرعة هذه العملية كانت 6.5 نانوثانية أسرع 100 مرة من أي تجارب سابقة شملت ذرات ريدبيرج ، مسجلة رقمًا قياسيًا جديدًا للبوابات الكمومية بناءً على هذا النوع من التكنولوجيا ، ولكن ليس الرقم القياسي العام لأسرع بتتين. حتى عمليات البوابة الكمومية. تم تحقيق ذلك في عام 2019 باستخدام ذرات الفوسفور في السيليكون ، بمعدل 0.8 نانوثانية ، لكن العمل الجديد يتخذ نهجًا مختلفًا يمكنه تجنب بعض القيود المفروضة على الأنواع الأخرى.
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يساعد استكشاف الهياكل المختلفة في تقليل أوجه القصور في الأنواع الأخرى ، وقال الفريق إن الخطوات التالية بسيطة للغاية ، حيث يحتاجون إلى استبدال الليزر التجاري بليزر مصمم لهذا الغرض لتحسين الدقة ، حيث يساهم الليزر في إحداث ضوضاء.
اقرأ أيضًا:
في حدث تاريخي ، حققت الحوسبة الكمومية دقة تقارب 99٪.
تحديات ثورة الكم
ترجمة: تسنيم هوتيلي
تحرير: حسام التهامي
مراجعة: لبنى حمزة