تطوير أول جسر كمي يمكنه الربط بين أجهزة الكمبيوتر الصغيرة

طور العلماء أول جسر كمي، يمكنه الربط بين أجهزة الكمبيوتر الصغيرة الكمية معًا، ويمكنها أداء عمليات حسابية 100 مليون مرة، أسرع من أجهزة الكمبيوتر التقليدية، إلا أن العلماء وجدوا مشكلة في توسيع نطاق هذه النظم بحجم مفيد للتطبيقات مثل الذكاء الصناعي.

ويفتح هذا الاكتشاف المجال أمام القدرة على إنشاء أنظمة ذكاء صناعي أكثر قوة من خلال تطوير الحوسبة الكمية، وتستفيد الحوسبة الكمية من الجسيمات الأقل من الذرة الموجودة في أكثر من دولة واحدة في أي وقت، وفي أجهزة الحواسب التقليدية يتم التعبير عن البيانات بالصيغة الثنائية وهي إما صفر أو 1، أما الحواسب الكمية فتستخدم البت أو الكوابت، وتعمل الحواسب الكمية، عندما تتفاعل الكوابت مع بعضها البعض ما ينشئ الكثير منها، ومن الأسباب الرئيسية وراء صعوبة أجهزة الكمبيوتر الكمية، هو أن العلماء لم يجدوا بعد طريقة مبسطة للتحكم في نظم الكوابت المعقدة.

وأعلن الباحثون القائمون على الجسر الكمي الجديد، أنه سيتغلب على هذه المشكلة عن طريق ربط أجهزة الكمبيوتر الكمية الصغيرة، بدلًا من مجرد بناء واحد كبير، وبيّن ريان كاماتشو الباحث في مختبرات سانديا الوطنية في كارلسباد في كاليفورنيا وقائد البحث، قائلًا "بنى الناس بالفعل أجهزة كمبيوتر كمية صغيرة، وربما لا يكون  أول جهاز مفيد مجرد كمبيوتر كمي عملاق، ولكن مجموعة متصلة من الحواسب الصغيرة".

واستخدم العمل الذي شاركت فيه جامعة هارفارد، شعاعًا أيونيًا مركزًا في مختبر سانديا للشعاع الأيوني، وتم تصميم الشعاع لتفتيت الأيونات في مواقع محددة في كتلة من الماس، واستبدل الباحثون ذرة كربون في الماس، بأخرى من السليكون، ما جعل ذرات الكربون في أنحاء السليكون تهرب، ما أتاح لها مساحة كبيرة، وعلى الرغم من كونها في مادة صلبة إلا أن تصرفت كما لو كانت في الغاز.

وتابع كاماتشو "ما قمنا به هو زرع ذرات السليكون تمامًا حيث نريدهم، نحن بحاجة إلى خلق آلاف من المواقع المزروعة والتي تعدّ نتاج عمل أجهزة الحاسب الكمية، لأننا نزرع ذرات أسفل سطح الكتلة مع تسخينها في المكان، وقبل ذلك كان على الباحثين البحث عن باعث ذرات بين نحو ألف من الشوائب في كتلة الماس، في بضعة من الميكرونات للعثور على واحدة تنبعث بقوة كافية لتكون مفيدة على مستوى فوتون واحد".

وعندما تستقر ذرات السليكون في كتلة الماس، تصطدم الفوتونات التي ينتجها الليزر بذرات السليكون في حالة الطاقة الذرية العليا، وتعود الإلكترونات إلى حافة الطاقة الأقل لأن كل شئ، يسعى إلى أدنى مستوى من الطاقة الممكنة، وعندما يحدث ذلك تخرج الفوتونات التي تحمل المعلومات من خلال تكرارها، وشدتها واستقطاب موجتها، وأضاف كاماتشو "أجرى باحثون جامعة هارفارد هذه التجربة وكذلك القياسات البصرية والكمية، قمنا بتصنيع هذا الجهاز وتوصلنا إلى طريقة ذكية لحساب عدد الأيونات المزروعة في كتلة الماس".