المشكلة الصامتة في الحوسبة الكمومية
حسنًا، إليك أمرًا مذهلًا: يمكن للحواسيب الكمومية نظريًا حل مشكلات تستغرق الحواسيب التقليدية لحلها مدة أطول من عمر الكون. لكن هناك مأزق، وهو مأزق كبير.
هذه الآلات هشة للغاية. فهي تنهار عند أدنى اضطراب. نتحدث هنا عن شيء دقيق مثل التداخل الكهرومغناطيسي القادم من هاتفك، أو حتى الشحنات الكهربائية الشاردة التي تطفو في البيئة المحيطة.
تخيل الأمر كأنك تحاول الوقوف على يديك بشكل مثالي على ترامبولين مرتد، بينما يهمس أحدهم في أذنك بأرقام عشوائية. هذا هو في الأساس شكل الحوسبة الكمومية من داخل الآلة.
ظهور بت الكموم الهيليوم الفائق الميوعة
نشر باحثون في جامعة سري مؤخرًا شيئًا مثيرًا للاهتمام. لقد صمموا نوعًا جديدًا تمامًا من بت الكموم — الوحدة الأساسية للمعلومات الكمومية — باستخدام مادة تسمى الهيليوم-3 فائق الميوعة.
الآن، الهيليوم فائق الميوعة هو في حد ذاته مادة غريبة إلى حد كبير. إنه هيليوم مبرّد إلى درجات قريبة من الصفر المطلق، حيث يتحول إلى سائل يمكنه الانسياب دون أي احتكاك. إنه يزحف على الجدران، ويهرب من الأوعية، ويتصرف بطرق تجعل الفيزيائيين متحمسين بشكل مفرط.
لكن الجزء الذكي حقًا هو أن هذا الهيليوم فائق الميوعة متعادل الشحنة. على عكس بتات الكموم فائقة التوصيل المستخدمة في معظم الحواسيب الكمومية اليوم، فهو لا يحمل أي شحنة كهربائية.
تعرف كيف تلتصق شعرك بالبالون بسبب الكهرباء الساكنة؟ هذا هو فعل الشحنة الكهربائية. نفس نوع التداخل يعطل الحواسيب الكمومية الحالية باستمرار. من خلال استخدام مادة ذات شحنة صفرية، يعتقد فريق سري أن تصميمهم يمكنه بشكل طبيعي تفادي هذه المشكلات.
يسمون اختراعهم جهاز SHOQ — وهو اسم يبدو بصراحة وكأنه اسم بطل خارق أو برنامج لياقة بدنية عدواني بشكل خاص. (Superfluid Helium Oscillator Quantum، إذا كنت فضوليًا).
لماذا يهم تقليل الأخطاء بمقدار 100 مرة
حسب الباحثون أن تصميمهم يمكن أن يكون معدل الأخطاء فيه أقل بحوالي 100 مرة من بتات الكموم فائقة التوصيل الحالية.
دعني أوضح ذلك في سياق ملموس. تخيل أنك تحاول إرسال رسالة نصية، لكن حرفًا واحدًا من كل 100 حرف يتغير عشوائيًا. مزعج، أليس كذلك؟ الآن تخيل إذا كان حرفًا واحدًا فقط من كل 10,000 حرف يتغير. هذا هو الفرق.
هذا أمر بالغ الأهمية من أجل قابلية التوسع — القدرة على بناء حواسيب كمومية أكبر وأكثر قوة. في الوقت الحالي، إضافة المزيد من بتات الكموم إلى النظام يجعل التحكم في الأخطاء أصعب بشكل أسي. الأمر يشبه محاولة رمي الكرات في الهواء مع إضافة كرات جديدة؛ في النهاية، تسقط إحداها.
إذا قدم جهاز SHOQ أداءً قريبًا حتى من التوقعات النظرية، فقد يغير خارطة الطريق بأكملها للحوسبة الكمومية.
ليس بديلًا — بل زميل في الفريق
إليك ما أحب في هذا البحث: الفريق لا يقترح أن الهيليوم فائق الميوعة سيحل محل العتاد الكمومي الحالي. بدلاً من ذلك، يتخيلون أنواعًا مختلفة من بتات الكموم تعمل معًا.
قال الدكتور إيرين جينوسار بشكل جيد: "لسنا بالضرورة بحاجة إلى نوع واحد من بتات الكموم للقيام بكل شيء".
تخيل حاسوبًا كموميًا حيث تتولى بتات الكموم فائقة التوصيل عمليات الحساب المكثفة، بينما تخزن بتات الكموم الهيليوم فائقة الميوعة المعلومات بأمان — مثل الذاكرة الكمومية. كل نوع يقوم بما يجيده.
هذا النهج الهجين يبدو واقعيًا. نحن لا ننتظر تقنية واحدة مثالية تنقذنا جميعًا؛ نحن نبني فريقًا من المتخصصين.
ماذا سيحدث بعد ذلك؟
يقوم الفريق الآن ببناء نموذج أولي لاختبار ما إذا كانت هذه التوقعات تصمد في العالم الحقيقي. سيحتاجون إلى الحفاظ على برودة شديدة — لكن هذا في الواقع قد تم إنجازه من قبل مع الهيليوم-3 فائق الميوعة في تجارب أخرى.
تفصيلة ممتعة: البروفيسور ينس ك