أعلن رئيس شركة Quantinuum والمدير التنفيذي للعمليات، توني أوتلي، مؤخرًا عن ثلاثة إنجازات رئيسية. يلخص موجز الأخبار الكمي البيان الصحفي الصادر في 27 سبتمبر والذي يصف تلك الإنجازات. انقر هنا لقراءة الإعلان الغني بالمعلومات بالكامل مع الرسوم التوضيحية على موقع Quantinuum.
المعالم الثلاثة، التي تمثل تسريعًا قابلاً للتنفيذ لنظام الحوسبة الكمومية، هي: (i) إمكانات بوابة زاوية عشوائية جديدة على أجهزة السلسلة H، (ii) سجل QV آخر لأجهزة System Model H1، و (iii) أكثر من 500,000 عملية تنزيل لـ TKET مفتوحة المصدر من Quantinuum، وهي مجموعة تطوير برمجيات كمومية رائدة عالميًا (SDK)
وقال أوتلي: "يعمل الكم على تسريع تأثير الحوسبة الكمومية على العالم". يوضح أوتلي: "إننا نحرز تقدمًا كبيرًا في كل من أجهزتنا وبرامجنا، بالإضافة إلى بناء مجتمع من المطورين الذين يستخدمون TKET SDK الخاص بنا".
يعد قياس الحجم الكمي الأخير البالغ 8192 جديرًا بالملاحظة بشكل خاص، وهي المرة الثانية هذا العام التي تنشر فيها شركة Quantinuum رقمًا قياسيًا جديدًا للحجم الكمي على منصة الحوسبة الكمومية ذات الأيونات المحاصرة، System Model H1، المدعوم من شركة Honeywell.
إن مفتاح تحقيق هذا الرقم القياسي الأخير هو القدرة الجديدة على التنفيذ المباشر لبوابات ذات زاوية عشوائية ثنائية الكيوبت. بالنسبة للعديد من الدوائر الكمومية، تسمح هذه الطريقة الجديدة لإنشاء بوابة ثنائية الكيوبت ببناء دوائر أكثر كفاءة وتؤدي إلى نتائج أعلى دقة. وقالت الدكتورة جيني سترابلي، المدير الأول لإدارة العروض في شركة Quantinuum، إن تصميم البوابة الجديد هذا يمثل طريقة ثالثة لـ Quantinuum لتحسين كفاءة جيل H1.
قدرة جديدة قوية: مزيد من المعلومات حول بوابات الزوايا العشوائية
حاليًا، يمكن للباحثين إنشاء بوابات كيوبت مفردة - الدوران على كيوبت واحد - أو بوابة ثنائية الكيوبت متشابكة تمامًا. من الممكن بناء أي عملية كمومية من تلك العناصر الأساسية فقط. باستخدام بوابات الزاوية العشوائية، بدلًا من مجرد وجود بوابة ثنائية الكيوبت متشابكة تمامًا، يمكن للعلماء استخدام بوابة ثنائية الكيوبت متشابكة جزئيًا.
هذه قدرة جديدة قوية، خاصة بالنسبة للخوارزميات الكمومية المتوسطة الحجم. عرض آخر من فريق Quantinuum كان استخدام بوابات ذات زاوية عشوائية ثنائية الكيوبت لدراسة التحولات الطورية غير المتوازنة، والتي تتوفر تفاصيلها الفنية على موقع arXiv هنا.
معلم جديد في الحجم الكمي
يمثل هذا إنجازًا جديدًا في الحجم الكمي والذي يتطلب تشغيل دوائر عشوائية. في كل شريحة من دائرة الحجم الكمومي، يتم إقران الكيوبتات بشكل عشوائي ويتم تنفيذ عملية معقدة ثنائية الكيوبت. يمكن إنشاء بوابة SU(4) هذه بكفاءة أكبر باستخدام البوابة ذات الزاوية العشوائية ثنائية الكيوبت، مما يقلل الخطأ في كل خطوة من الخوارزمية.
بناء نظام بيئي كمي بين المطورين
حققت Quantinuum أيضًا إنجازًا آخر: أكثر من 500,000 عملية تنزيل لـ TKET.
TKET عبارة عن مجموعة أدوات تطوير برمجيات متقدمة لكتابة البرامج وتشغيلها على أجهزة الكمبيوتر الكمومية القائمة على البوابة. يتيح TKET للمطورين تحسين خوارزمياتهم الكمومية، مما يقلل من الموارد الحسابية المطلوبة، وهو أمر مهم في عصر NISQ. وقال إلياس خان، الرئيس التنفيذي لشركة Quantinuum: "على الرغم من أننا لا نملك العدد الدقيق لمستخدمي TKET، فمن الواضح أننا ننمو نحو مليون شخص حول العالم استفادوا من أداة مهمة تتكامل عبر منصات متعددة وتجعل تلك أداء المنصات أفضل. ما زلنا نشعر بسعادة غامرة بالطريقة التي تساعد بها تقنية TKET في إضفاء الطابع الديمقراطي على الابتكار في مجال الحوسبة الكمومية وتسريعه."
بيانات إضافية للحجم الكمي 8192
نجح نموذج النظام H1-1 في اجتياز معيار الحجم الكمي 8192 بنجاح، مما أدى إلى نتائج ثقيلة بنسبة 69.33% من الوقت، مع حد أدنى لفاصل الثقة بنسبة 95% يبلغ 68.38% وهو أعلى من عتبة 2/3.
*****
هدف PsiQuantum هو التفوق في الأداء على جميع أجهزة الكمبيوتر العملاقة باستخدام الكمبيوتر الكمي الفوتوني الذي يبلغ حجمه مليون كيوبت
في بداية الشركة، حدد فريق PsiQuantum هدفه المتمثل في بناء كمبيوتر كمي فوتوني قادر على تحمل الأخطاء ومليون كيوبت. لقد اعتقدوا أيضًا أن الطريقة الوحيدة لإنشاء مثل هذه الآلة هي تصنيعها في مسبك لأشباه الموصلات. يناقش بول سميث جودسون مؤخرًا تكنولوجيا الشركة وخططها طويلة المدى مقالة فوربس ملخصة أدناه:
يستخدم الضوء في عمليات مختلفة في الموصلات الفائقة وأجهزة الكمبيوتر الكمومية الذرية. يستخدم PsiQuantum أيضًا الضوء ويحول فوتونات الضوء الصغيرة إلى كيوبتات. من بين نوعي الكيوبتات الضوئية – الضوء المضغوط والفوتونات المفردة – فإن تقنية PsiQuantum المفضلة هي الكيوبتات أحادية الفوتون.
وأوضح الدكتور شادبولت أن اكتشاف فوتون واحد من شعاع ضوئي يشبه جمع قطرة ماء واحدة محددة من حجم نهر الأمازون في أوسع نقطة له. قال الدكتور شادبولت: «تحدث هذه العملية على شريحة بحجم الربع». "تحدث هندسة وفيزياء غير عادية داخل رقائق PsiQuantum. نحن نعمل باستمرار على تحسين دقة الشريحة وأداء مصدر الفوتون الفردي.
عندما أعلنت PsiQuantum عن تمويل السلسلة D قبل عام، كشفت الشركة أنها شكلت شراكة لم يتم الكشف عنها سابقًا مع GlobalFoundries. وبعيدًا عن الرأي العام، تمكنت الشراكة من بناء عملية تصنيع هي الأولى من نوعها للرقائق الكمومية الضوئية. تنتج عملية التصنيع هذه رقائق بقطر 300 ملم تحتوي على آلاف من مصادر الفوتون المنفرد، وعدد مماثل من كاشفات الفوتون المنفرد.
اختارت شركة PsiQuantum استخدام الفوتونات لبناء حاسوبها الكمي لعدة أسباب:
**لا تشعر الفوتونات بالحرارة وتعمل معظم المكونات الضوئية في درجة حرارة الغرفة.
**تتطلب أجهزة كشف الفوتون الكمومي فائقة التوصيل الخاصة بـ PsiQuantum التبريد، ولكنها تعمل عند درجة حرارة أعلى بحوالي 100 مرة من الكيوبتات فائقة التوصيل
**لا تتأثر الفوتونات بالتداخل الكهرومغناطيسي
*****
نجح باحثون في تكنولوجيا الكم في جامعة تشالمرز للتكنولوجيا في تطوير تقنية للتحكم في الحالات الكمومية للضوء في تجويف ثلاثي الأبعاد. بالإضافة إلى إنشاء حالات معروفة مسبقًا، يعد الباحثون أول من أظهر حالة الطور المكعب التي طال انتظارها. يعد هذا الاختراق خطوة مهمة نحو تصحيح الأخطاء بكفاءة في أجهزة الكمبيوتر الكمومية.
تتمثل إحدى العقبات الرئيسية أمام إنشاء كمبيوتر كمي مفيد عمليًا في أن الأنظمة الكمومية المستخدمة لتشفير المعلومات تكون عرضة للضوضاء والتداخل، مما يسبب الأخطاء. يمثل تصحيح هذه الأخطاء تحديًا رئيسيًا في تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية. هناك نهج واعد يتمثل في استبدال الكيوبتات بالرنانات.
ومع ذلك، فإن التحكم في حالات الرنان يمثل تحديًا يواجهه الباحثون الكميون في جميع أنحاء العالم. وتوفر نتائج تشالمرز طريقة للقيام بذلك. تسمح التقنية التي تم تطويرها في تشالمرز للباحثين بتوليد جميع الحالات الكمومية للضوء التي تم إثباتها سابقًا تقريبًا، مثل على سبيل المثال قطة شرودنغر أو حالات جوتسمان كيتايف بريسكيل (GKP)، وحالة الطور المكعب، وهي حالة سبق وصفها نظريًا فقط.
"إن حالة الطور المكعب هي شيء حاول العديد من الباحثين الكميين إنشاءه عمليًا لمدة عشرين عامًا. إن حقيقة أننا تمكنا الآن من القيام بذلك للمرة الأولى هي دليل على مدى نجاح تقنيتنا، ولكن التقدم الأكثر أهمية هو أن هناك العديد من الحالات ذات التعقيد المتفاوت وقد وجدنا تقنية يمكنها إنشاء أي من هذه الحالات. تقول مارينا كودرا، طالبة الدكتوراه في قسم التكنولوجيا الدقيقة وعلوم النانو والمؤلفة الرئيسية للدراسة.
*****
تمنح وزارة الطاقة مبلغ 400,000 ألف دولار لأبحاث الحوسبة الكمومية التي يجريها أستاذ في جامعة ستوني بروك
أعلنت جامعة ستوني بروك في نيويورك عن شراكة جديدة لمدة عامين بين وزارة الطاقة وجامعة ستوني بروك. الحكومة القادمة الكسندرا كيلي من NextGov ناقش السياسة التي أدت إلى هذه الجائزة. ملخصات أخبار الكم ملخصة أدناه. الجائزة ومقالها ط
تم منح منحة وزارة الطاقة لمدة عامين بقيمة 400,000 دولار أمريكي للأستاذ المساعد لعلوم الكمبيوتر بالمدرسة Supartha Podder اعتبارًا من 1 سبتمبر. وستركز أبحاث Podder بشكل خاص على الشهود الكميين، أو أجزاء من البيانات التي تعمل على تقديم المساعدة والتصديق على إجابة لعملية حسابية معينة.
وأوضح بودر في بيان صحفي: "يهدف عملي إلى معرفة ما إذا كانت الحوسبة الكمومية أفضل من أنواع الحوسبة التقليدية". "سنفعل ذلك ليس فقط من خلال مقارنة الكم مع الكلاسيكي من حيث الموارد القياسية مثل الزمان والمكان اللازمين للحساب، ولكن أيضًا من حيث الموارد الأوسع والأكثر تجريدًا مثل النصائح والشهود الحسابية."
من أجل مراقبة وفهم الشهود الكميين بشكل أفضل، سيعمل بودر على تصميم خوارزميات كمومية جديدة وسيواصل التحقيق في الخصائص الميكانيكية للشهود.
تدعم هذه المنحة الخطة الأكبر لإدارة بايدن لتعزيز أبحاث الحوسبة الكمومية في الولايات المتحدة. ولأن الدول الأخرى استثمرت أيضًا في الأبحاث الكمومية، فقد ركزت الوكالات الفيدرالية مؤخرًا على تطوير تشفير قوي بعد الكم والمعايير ذات الصلة للشبكات العامة والخاصة لحماية البيانات الحساسة. البيانات من قوة التشفير المحتملة لأجهزة الكمبيوتر الكمومية
*****
ساندرا ك.هيلسيل ، دكتوراه. تقوم بالبحث وإعداد التقارير حول التقنيات الرائدة منذ عام 1990. وهي حاصلة على درجة الدكتوراه. من جامعة أريزونا.
