لقد كان عامًا رائعًا آخر للعلوم والتكنولوجيا الكمومية، حيث احتفلت مجموعات البحث الأكاديمية وشركات التكنولوجيا بإنجازات مهمة في الحوسبة الكمومية والاتصالات الكمومية وعلم القياس الكمي بالإضافة إلى علوم الكم الأساسية. ثلاثة من هذه التطورات – مكرر كمي ينقل المعلومات الكمومية على مسافة 50 كم؛ تجربة الشق المزدوج في الوقت المناسب؛ ومحاكاة للكون المتوسع في مكثفات بوز-آينشتاين – ظهرت في موقعنا قائمة أفضل 10 إنجازات لهذا العام، ولكن مع حدوث الكثير من الأشياء المثيرة، لا يمكننا مقاومة الاحتفال ببعض الأشياء الأخرى. وهنا، دون ترتيب معين، بعض النقاط البارزة.

الانضمام إلى نقاط الأجهزة

تصدرت بعض الابتكارات عناوين الأخبار على الفور. ويضع آخرون الأساس لتحقيق اختراقات مستقبلية. بشهر مايو، يوهانس فينك وحصل وزملاؤه في معهد العلوم والتكنولوجيا بالنمسا على مكان في المجموعة الثانية عرض بروتوكول لتشابك الموجات الدقيقة والفوتونات الضوئية. وهذا أمر مهم لأن الدوائر فائقة التوصيل التي تشكل العديد من أجهزة الكمبيوتر الكمومية الأكثر تقدما اليوم تعمل بترددات الموجات الدقيقة، ولكن الألياف والمعدات الأخرى المستخدمة لإرسال المعلومات عبر مسافات طويلة تعمل بترددات بصرية. إذا أردنا بناء شبكة من العديد من أجهزة الكمبيوتر الكمومية وجعلها تتحدث مع بعضها البعض، فسنحتاج بالتالي إلى اتصالات كمومية قوية وموثوقة بين هذين الترددين.

والآن بعد أن أظهر فينك وفريقه أن مثل هذه الاتصالات ممكنة، فإن آفاق الشبكات الكمومية القائمة على الكيوبتات فائقة التوصيل تبدو أكثر وردية، على الرغم من أن البروتوكول لا يزال بحاجة إلى التحسين. وكما لاحظ أحد الخبراء المستقلين، "لا ينبغي لنا أن نعتقد أن هذا يجعل كل شيء سهلا الآن - إنها مجرد البداية، ولكن هذا لا يقلل من جودة التجربة".

حدث تقدم بطيء مماثل في أغسطس عندما قام الباحثون في مجموعة جون باورز في جامعة كاليفورنيا، سانتا باربرا، وضع الليزر والدليل الموجي الضوئي على نفس الشريحة لأول مرة. ستكون الأنظمة الضوئية المتكاملة مثل هذه ضرورية لتوسيع نطاق أجهزة الكمبيوتر الكمومية المعتمدة على الأيونات أو الذرات المحاصرة، لكن الليزر والأدلة الموجية لم تعمل دائمًا بشكل جيد معًا. على وجه التحديد، عندما يدخل ضوء الليزر إلى الدليل الموجي، ينعكس بعض منه، وإذا عاد هذا الضوء المنعكس إلى الليزر، يصبح خرج الليزر غير مستقر. من خلال تصميم شريحة تتجنب هذه التفاعلات غير المرغوب فيها، جعل باورز وزملاؤه مهمة مصممي الأجهزة الكمومية المستقبلية أسهل بكثير.

معالم في علم القياس الكمي

في السنة تم طرح أول ساعة ذرية بصرية تجارية للبيع، حقق علماء القياس الكمي أيضًا إنجازًا في الطرف الآخر من مقياس الاستعداد التكنولوجي. وكما أن الساعات الضوئية أكثر دقة من سابقاتها ذات ترددات الموجات الميكروية، فإن الساعات التي "تدق" في كل مرة تمر فيها نواة الذرة بمرحلة انتقالية للطاقة ستكون أكثر دقة. وقد تكون دقيقة بدرجة كافية لالتقاط الثوابت الأساسية أثناء التقلب على نطاقات زمنية قصيرة جدًا، وهو ما قد ينتهك النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات.

المشكلة هي أنه لا أحد يعرف ترددات هذه التحولات النووية جيدًا بما يكفي لدفعها بالليزر. ومع ذلك، في يونيو/حزيران، اقترب الفيزيائيون في المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية (CERN) من معرفة متى اكتشف فوتونًا ينبعث من أيون الثوريوم-229 عندما عادت إلى حالتها الأرضية النووية. وعلى الرغم من أنه لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به، فإن النتيجة مع ذلك هي خطوة نحو الجيل التالي من ضبط الوقت فائق الدقة.

وفي الوقت نفسه، وضع الفيزيائيون في جامعة كولورادو في بولدر بالولايات المتحدة علامة فارقة في سعيهم إلى تحقيق ذلك قياس عزم ثنائي القطب الكهربائي للإلكترون (eEDM) بدقة أكبر من أي وقت مضى. إن القيمة غير الصفرية لهذه الكمية من شأنها أن تنتهك النموذج القياسي، وفي أغسطس، فريق بقيادة جون يي و اريك كورنيل أعلن أن eEDM يجب أن يكون أقل من 4.1 × 10^-30 e سم، مع عدم اليقين 2.1 × 10^-30 – دقة تعادل قياس الأرض ضمن أبعاد الفيروس.

ظهور تصحيح الخطأ الكمي الفعال

الأخطاء هي لعنة الحواسيب الكمومية، وإظهار طرق تصحيحها هو هدف رئيسي لأبحاث الحوسبة الكمومية. وفي عام 2023، بدأت هذه الجهود تؤتي ثمارها. وفي شهر فبراير، أعلن الباحثون في شركة Google Quantum AI عن قيامهم بذلك الأخطاء المكبوتة في أجهزتهم فائقة التوصيل من خلال تنفيذ رمز السطح. يقوم هذا النوع من أكواد تصحيح الأخطاء الكمومية بتشفير بتة كمومية منطقية (أي مصححة للأخطاء) في الحالة المتشابكة المشتركة للعديد من البتات الكمومية المادية. في الشهر التالي، فريق في جامعة ييل في الولايات المتحدة أظهرت نهجا مختلفا لنفس المشكلة، باستخدام ترميز كيوبت يسمى كود GKP لمنع الأخطاء بمساعدة معلومات إضافية مضمنة في البتات الكمومية فائقة التوصيل.

ومع ذلك، يمكن القول إن النتيجة الأكثر إثارة للإعجاب لتصحيح الأخطاء هذا العام جاءت قبل بضعة أسابيع فقط، عندما ميخائيل لوكين وزملاؤه في جامعة هارفارد، وQuEra Computing، ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، والمركز المشترك لجامعة ميريلاند والمعلومات الكمومية والمعلومات الكمومية. وذكرت أنهم قاموا بإنشاء مجموعة من 48 بتًا منطقيًا باستخدام ذرات محايدة.

وحتى قبل هذا الإعلان، كان عام 2023 يبدو وكأنه عام التفوق لأجهزة الكمبيوتر الكمومية ذات الذرة المحايدة، والتي الحصول على لحظة بعد فترة طويلة من التتبع خلف الأجهزة التي تستخدم دوائر فائقة التوصيل أو أيونات محاصرة مثل الكيوبتات. هل سيكون عام 2024 هو العام الذي يقفزون فيه إلى الأمام؟ أم أن منافسيهم سيجدون مزايا جديدة يمكنهم استغلالها؟ انظر لهذه المساحة!

أفضل ما تبقى

وأخيرًا، تبرز بعض الإنجازات الكمية لعام 2023 بسبب براعتها المطلقة. شهد هذا العام الملاحظة الأولى للكيمياء الفائقة الكموالذي يحدث عندما تتسارع التفاعلات الكيميائية لأن الجزيئات المتفاعلة تكون كلها في نفس الحالة الكمومية. كما كانت هذه هي المرة الأولى التي يكتشف فيها أي شخص ذلك التشابك الكمي في الكواركات العلوية، والتي يبلغ عمرها الافتراضي 10 فقط^-25 ثواني. ومع ذلك، فإن النتيجة الكمومية الأكثر إبداعًا لهذا العام هي بالتأكيد عرض محرك يمكنه ذلك يعمل على فرق الطاقة بين البوزونات والفرميونات. وكمثال على الروابط بين الفيزياء الكلاسيكية وفيزياء الكم، لا يمكن أن يكون أفضل من ذلك.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://physicsworld.com/a/quantum-science-and-technology-highlights-of-2023/