حاسوب كمي قياسي يحتوي على أكثر من 1000 كيوبت

يحتوي أول حاسوب كمي في العالم على أكثر من ضعف عدد البتات الكمومية (كيوبت) مقارنةً بحامل الرقم القياسي العالمي السابق، حاسوب أوسبري من شركة آي بي إم (433 كيوبت). وبينما لا يعني ازدياد عدد البتات الكمومية بالضرورة أداءً أفضل، فإن وجود عدد كبير منها ضروريٌّ لأجهزة الحاسوب الكمومية المستقبلية الخالية من الأخطاء، على عكس أجهزة البحث الحالية الصاخبة. تستخدم أكبر أجهزة الحاسوب الكمومية، مثل تلك التي تنتجها آي بي إم وجوجل، دوائر فائقة التوصيل مُبرّدة إلى درجات حرارة منخفضة للغاية. لكن الجهاز الذي حطم الرقم القياسي من شركة أتوم كومبيوتنج الناشئة في كاليفورنيا يحتوي على 1180 كيوبت، باستخدام ذرات محايدة مثبتة بواسطة أشعة الليزر في شبكة ثنائية الأبعاد، وفقًا لما ذكرته مجلة نيو ساينتست في 24 أكتوبر/تشرين الأول.

من مزايا هذا التصميم سهولة توسيع النظام وإضافة المزيد من البتات الكمومية إلى الشبكة، وفقًا لروب هايز، الرئيس التنفيذي لشركة أتوم كومبيوتنج. أي حاسوب كمومي مستقبلي مفيد خالٍ من الأخطاء (خاصية تُسمى تحمل الأخطاء) سيحتاج إلى عشرات الآلاف على الأقل من البتات الكمومية المصححة للأخطاء، والتي تعمل بالتوازي مع البتات الكمومية البرمجية.

يوضح هايز: "إذا توسعنا إلى عشرات الكيوبتات، كما تفعل معظم الأنظمة فائقة التوصيل والمُحاصرة بالأيونات اليوم، فسيستغرق الأمر وقتًا طويلاً جدًا للوصول إلى عصر الأجهزة المُقاومة للأخطاء. مع نهج الذرة المحايدة، يُمكننا الوصول إلى ذلك أسرع بكثير". ويضيف أن فريق الحوسبة الذرية يهدف إلى زيادة عدد الكيوبتات في الجهاز بمقدار عشرة أضعاف تقريبًا كل عامين.

بخلاف بتات الحاسوب التقليدية، التي تكون إما 1 أو 0، تتميز البتات الكمومية بتنوع أكبر، حيث تختلف خصائصها باختلاف طريقة تكوينها. الذرات المحايدة أكثر ملاءمةً للتشابك الكمي، وهو تأثير كمي غريب يرتبط فيه بتان كموميان، ويمكنهما التأثير على بعضهما البعض حتى على مسافات شاسعة. كما أنها أكثر استقرارًا. يمنع البت الكمومي في حاسوب Atom Computing الحالة الكمومية من الانهيار، محققًا بذلك تحملًا للأخطاء، لمدة دقيقة تقريبًا. بالمقارنة، يبلغ زمن ربط البت الكمومي في حاسوب Osprey من IBM ما بين 70 و80 ميكروثانية فقط.

يأتي زمن التماسك الطويل من ذرة الإيتربيوم التي استخدمها هايز وزملاؤه كبت كمّي. تستخدم معظم أجهزة الذرات المحايدة إلكترونات الذرة كعناصر كمية لإجراء الحسابات، ولكن من السهل اضطرابها بواسطة أشعة الليزر القوية المستخدمة لتثبيتها. باستخدام الإيتربيوم، تمكن الباحثون من الاستفادة من سمة كمية في نواة الذرة تُسمى الدوران المغزلي (الزخم الزاوي الجوهري للجسيم)، وهي أقل عرضة للاضطراب. يقول بن بلوم، الباحث في شركة أتوم كومبيوتنج، إن النواة لا تتفاعل مع محيطها بقوة الإلكترون.

نظراً لاختلاف خصائص البتات الكمومية، يصعب مقارنتها بين مختلف الأجهزة. مع ذلك، صرّح بلوم بأن جهاز Atom Computing يُضاهي في قوة معالجته جهاز IBM. ويأمل الفريق في توفير هذا الجهاز للعملاء العام المقبل لتطبيقات الحوسبة السحابية.

آن كانج (وفقًا لمجلة نيو ساينتست )