تم الكشف في الولايات المتحدة عن معالج كمي يحتوي على 48 بتة منطقية يمكنه تنفيذ الخوارزميات مع تصحيح الأخطاء في الوقت الفعلي. تم إنشاؤه بواسطة ميخائيل لوكين وزملاؤه في جامعة هارفارد، ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وQuEra. يمكن أن يؤدي نجاحهم إلى تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية التي تقدم أعدادًا كبيرة من الكيوبتات المنطقية.
من حيث المبدأ، يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكمومية حل بعض المشاكل التي لا يمكن حسابها على المعالجات التقليدية. ومع ذلك، فإن المعالجات الكمومية المتاحة اليوم معرضة جدًا للتعطيل بسبب الضوضاء البيئية، مما يدمر الحالات الكمومية الدقيقة التي تُستخدم لتخزين المعلومات ومعالجتها.
يعالج تصحيح الخطأ الكمي مشكلة الضوضاء من خلال وجود مجموعة من البتات الكمومية (تسمى الكيوبتات المادية) تعمل معًا كبت واحد، وهو ما يسمى الكيوبت المنطقي. والفكرة هي أن المعلومات التي يحتفظ بها الكيوبت المنطقي تنتشر على عدد من الكيوبتات المادية، والتي تعمل معًا لتحديد الأخطاء وتصحيحها عند حدوثها.
المرونة في مواجهة الأخطاء
ويأمل الباحثون في استخدام الكيوبتات المنطقية لتحل محل الكيوبتات الفردية في بنيات الحوسبة الكمومية، مما يجعلها مرنة ضد الأخطاء عند تشغيل الخوارزميات.
"نحن نحاول تحديد انتقال في هذا المجال، نحو البدء في اختبار الخوارزميات باستخدام الكيوبتات المصححة للأخطاء بدلاً من الكيوبتات المادية، وتمكين المسار نحو الأجهزة الأكبر حجمًا"، كما يوضح. دوليف بلوفشتاين، وهو المؤلف الرئيسي لـ أ ورقة تصف العمل. تم قبول الورقة للنشر في الطبيعة.
لا يزال هذا المفهوم في مراحله المبكرة جدًا، وقد وصلت التجارب مؤخرًا إلى مرحلة فارقة تتمثل في استخدام اثنين من الكيوبتات المنطقية لتشغيل بوابة منطقية كمومية واحدة.
في دراستهم، اكتشف فريق لوكين كيف يمكن إنشاء نظام أكبر بكثير باستخدام مصفوفات ذرية محايدة. هذه عبارة عن شبكات من ذرات الروبيديوم فائقة البرودة المحاصرة بواسطة ملاقط بصرية. يمكن وضع هذه الذرات في حالات ريدبيرج عالية الإثارة، والتي تمكن الذرات من العمل ككيوبتات يمكنها تبادل المعلومات الكمومية.
إعادة التشكيل الديناميكي
تعتبر مصفوفات الذرة المحايدة مناسبة بشكل خاص لبنيات الكيوبت المنطقية حيث يمكن إعادة تشكيلها ديناميكيًا أثناء الحساب، مع الحفاظ على معلوماتها الكمومية.
وبالاستفادة من هذه الخصائص، أنشأ لوكين وزملاؤه معالجًا كميًا قابلاً للبرمجة يعتمد على التحكم في الكيوبتات المنطقية في صفائف الذرة المحايدة، واستخدموا منصتهم لتشغيل سلسلة من الخوارزميات المنطقية القابلة للبرمجة. سمح لهم النهج الذي اتبعه الفريق بتحسين نتائج التجارب الأخيرة بشكل كبير: تشفير ما يصل إلى 48 كيوبتًا منطقيًا، تحتوي على ما يصل إلى 228 بوابة منطقية ثنائية الكيوبت.
ومن خلال تصحيح الأخطاء المدمج، قام المعالج بتحسين أداء الخوارزميات التي يديرها الفريق بشكل كبير. وقد سمح لهم ذلك باستكشاف العديد من الميزات المهمة للعمليات المنطقية في أجهزة الكمبيوتر الكمومية. ويتضمن ذلك تطبيق تصحيح الأخطاء على نطاق واسع عبر أعداد كبيرة من الكيوبتات، والتسامح ضد الضوضاء والعيوب في الأجهزة الكمومية.
العلماء متفائلون بأن أبحاثهم يمكن أن تمهد الطريق أمام معالجات كمية منطقية واسعة النطاق في المستقبل غير البعيد. يقول لوكين: "أعتقد أن هذه إحدى اللحظات التي يتضح فيها أن شيئًا مميزًا للغاية قادم". "على الرغم من أنه لا تزال هناك تحديات أمامنا، إلا أننا نتوقع أن يؤدي هذا التقدم الجديد إلى تسريع التقدم نحو أجهزة كمبيوتر كمومية مفيدة وواسعة النطاق."
يركز الفريق الآن على تشغيل مجموعة أكثر تنوعًا من العمليات المنطقية على نظامهم.
- 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-processor-integrates-48-logical-qubits/
