اختراق جامعة هارفارد في الحوسبة الكمومية: قفزة نحو تصحيح الأخطاء وتقليل الضوضاء

لقد حدث تقدم كبير في الحوسبة الكمومية، وهو ما كشف عنه مجموعة من الباحثين من جامعة هارفارد، بالتعاون مع شركة QuEra Computing Inc، وجامعة ميريلاند، ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. قدمت وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة (DARPA) بالولايات المتحدة الأمريكية التمويل لتطوير معالج فريد من نوعه تم تصميمه بهدف التغلب على اثنتين من أهم المشكلات في هذا المجال: الضوضاء والأخطاء.

كانت الضوضاء التي تؤثر على الكيوبتات (البتات الكمومية) وتسبب أخطاء حسابية بمثابة عقبة كبيرة أمام الحوسبة الكمومية، التي كانت تواجه هذا الأمر. صعوبة لبعض الوقت. وفي عملية تحسين تكنولوجيا الكمبيوتر الكمي، ثبت أن هذا يمثل عقبة كبيرة. منذ بداية الزمن، كانت هناك حاجة لأجهزة الكمبيوتر الكمومية التي تحتوي على أكثر من ألف كيوبت للقيام بكميات هائلة من تصحيح الأخطاء. هذه هي المشكلة التي حالت دون استخدام أجهزة الكمبيوتر هذه على نطاق واسع.

وفي بحث رائد نُشر في مجلة Nature العلمية الخاضعة لمراجعة النظراء، كشف الفريق الذي قادته جامعة هارفارد عن استراتيجيته لمعالجة هذه المخاوف. لقد توصلوا إلى فكرة الكيوبتات المنطقية، وهي عبارة عن مجموعات من الكيوبتات المرتبطة ببعضها البعض عن طريق التشابك الكمي لأغراض الاتصال. وعلى النقيض من الطريقة التقليدية لتصحيح الأخطاء، والتي تعتمد على نسخ مكررة من المعلومات، تستفيد هذه التقنية من التكرار المتأصل الموجود في الكيوبتات المنطقية.

استخدم الفريق كمية من 48 كيوبت منطقية، والتي لم يتم إنجازها من قبل، من أجل إجراء حسابات واسعة النطاق بشكل فعال على جهاز كمبيوتر كمي مصحح الأخطاء. من خلال إثبات مسافة كود قدرها سبعة، مما يشير إلى مرونة أقوى للأخطاء الكمومية، أصبح هذا ممكنًا من خلال بناء وتشابك أكبر الكيوبتات المنطقية التي تم إنشاؤها على الإطلاق. ولذلك، أصبح هذا ممكنا عمليا.

ومن أجل بناء المعالج، تم فصل آلاف ذرات الروبيديوم في حجرة مفرغة، ثم تم تبريدها إلى درجة حرارة قريبة جدًا من الصفر المطلق باستخدام الليزر والمغناطيس. تم تحويل 280 من هذه الذرات إلى كيوبتات وتشابكها بمساعدة أشعة ليزر إضافية، مما أدى إلى إنشاء 48 كيوبتًا منطقيًا. وبدلاً من استخدام الأسلاك، تواصلت هذه البتات الكمومية مع بعضها البعض عبر استخدام الملقط البصري.

عند مقارنته بالأجهزة الأكبر السابقة التي تعتمد على الكيوبتات الفيزيائية، أظهر هذا الكمبيوتر الكمي الجديد معدل أخطاء أقل بكثير أثناء العمليات الحسابية. بدلاً من إصلاح الأخطاء التي تحدث أثناء العمليات الحسابية، يشتمل المعالج الذي يستخدمه فريق جامعة هارفارد على مرحلة اكتشاف الأخطاء بعد المعالجة. خلال هذه المرحلة، يتم اكتشاف المخرجات الخاطئة والتخلص منها. يعد هذا نهجًا سريعًا لتوسيع نطاق أجهزة الكمبيوتر الكمومية إلى ما بعد العصر الحالي للكمية متوسطة الحجم الصاخبة (NISQ)، والتي أصبحت سارية حاليًا.

ونتيجة لهذا الإنجاز، أصبحت الفرص الجديدة متاحة للحوسبة الكمومية. يعد هذا الإنجاز خطوة كبيرة نحو تطوير أجهزة كمبيوتر كمومية قابلة للتطوير، ومتسامحة مع الأخطاء، وقادرة على معالجة المشكلات التي كانت تقليديًا مستعصية على الحل. وعلى وجه التحديد، تسلط الدراسة الضوء على إمكانية قيام أجهزة الكمبيوتر الكمومية بإجراء عمليات حسابية وتوليفية لا يمكن تصورها مع التكنولوجيا المتوفرة الآن في مجال علوم الكمبيوتر. وهذا يفتح طريقًا جديدًا تمامًا لتقدم تكنولوجيا الكم.

مصدر الصورة: Shutterstock

• 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://Blockchain.News/news/harvards-breakthrough-in-quantum-computing-a-leap-towards-error-correction-and-noise-reduction