بدون تبريد وبقدرات خارقة.. تعرف على أول نموذج لكمبيوتر كمي معياري قابل للتطوير

كشف فريق من المهندسين والفيزيائيين ومتخصصي الكمبيوتر في الشركة الكندية Xanadu Quantum Technologies Inc عما وصفوه بأنه أول نموذج أولي لجهاز كمبيوتر كمي فوتوني متصل وقابل للتطوير في العالم.

تصف المجموعة في ورقتهم البحثية المنشورة في مجلة Nature، كيف صمموا وبنوا جهاز الكمبيوتر الكمي المعياري الخاص بهم، وكيف يمكن توسيعه بسهولة إلى أي حجم مرغوب تقريبًا، ومع استمرار العلماء في جميع أنحاء العالم في العمل نحو تطوير جهاز كمبيوتر كمي مفيد حقًا، يواصل صانعو مثل هذه الآلات طرح أفكار التصميم.

في هذا الجهد الجديد، بنى فريق البحث جهاز كمبيوتر كمي يعتمد على تصميم معياري، كانت فكرتهم بناء صندوق أساسي واحد باستخدام عدد قليل من البتات الكمومية لأبسط التطبيقات، ومع ظهور الحاجة، يمكن إضافة صندوق آخر، ثم آخر وآخر، مع عمل جميع الصناديق معًا مثل الشبكة، كجهاز كمبيوتر واحد.

مع إضافة كل صندوق، أو رف خادم كمي، تنمو قوة المعالجة، ويقترح الفريق أيضًا ربط آلاف الرفوف معًا عبر كابلات الألياف، مما يخلق كمبيوترًا كميًا ضخمًا بقدرات معالجة هائلة، وعلاوة على ذلك، جعل الباحثون النظام بأكمله قائمًا على الفوتونات، مما يلغي الحاجة إلى ربط الأجزاء القائمة على الفوتونات بالأجزاء التقليدية القائمة على الإلكترونات.

كما أنه لاختبار أفكارهم، انشأ الباحثون نموذج أولي، شبكة من أربعة رفوف خادم باستخدام 84 ضاغطًا، مما أدى إلى إنشاء كمبيوتر به 12 كيوبتًا ماديًا، والرف الأول مختلف إلى حد ما عن الثلاثة الأخرى، إنه يحمل أشعة الليزر المدخلة بينما تحتوي الثلاثة الأخرى على مكونات كمية مقسمة إلى خمسة أنظمة فرعية رئيسية: المصادر، حيث يتم إنشاء كيوبتات القائمة على الفوتونات؛ نظام تخزين مؤقت يخزن كيوبتات؛ مصفاة تقوم بمضاعفة كيوبتات لتحسين الجودة وإنشاء أزواج كيوبتات متشابكة؛ التوجيه، الذي يساعد في التشابك والتجميع؛ ووحدة المعالجة الكمومية، التي تنشئ روابط مكانية منتهية في حالات المجموعة وتنفذ وظائف أخرى.

كما لاحظوا أنه نظرًا لأن النظام فوتوني بالكامل، فإنه لا يحتاج إلى التبريد، فهو يعمل في درجة حرارة الغرفة.

اختبر فريق البحث نظامهم من خلال إنشاء نوع فريد من الحالة المتشابكة مع مليارات الأنماط، مما يشير إلى أنهم أظهروا أن نظامهم قادر على إجراء عمليات حسابية معقدة وواسعة النطاق بدرجة عالية من التعامل مع الأخطاء.