يعمل العلماء لسنوات على تطبيق الحوسبة الكمومية في الاستخدام اليومي العملي. على الرغم من أن أولى العروض الناجحة لهذه التكنولوجيا حدثت في أواخر التسعينيات ، إلا أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية هشة وتتطلب صيانة جادة لضمان تشغيلها بسلاسة ، مما يجعل إنشاءها للاستخدام في التطبيقات اليومية تحديًا كبيرًا.
أحد أكثر الأجزاء تعقيدًا في الكمبيوتر الكمومي هو الكيوبت فائق التوصيل ، وهو أحد مكونات الحوسبة الكمومية التي تحتوي على محاثات ومكثفات وتعتمد على دوائر فائقة التوصيل. ومع ذلك ، وفقًا لبحث حديث ، قد يتقلص الكيوبت فائق التوصيل بفضل العلماء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الذين يطورون نوعًا جديدًا من الكيوبت باستخدام مواد فائقة الرقة.
يعتبر الكيوبت عنصرًا صعبًا في التكنولوجيا لفهمه لأنه يحمل في طياته جميع أوجه عدم اليقين في ميكانيكا الكم. في حين أن بت الكمبيوتر العادي هو ثنائي ، بمعنى إما 1 أو 0 ، يمكن أن يكون الكيوبت 1 أو 0 أو كليهما في نفس الوقت. ويرجع ذلك إلى التراكب الكمومي ، حيث يمكن الجمع بين طولين موجيين أو جسيمات مختلفة بحيث يتعايشان في نفس المكان. بشكل أساسي ، يمكن أن يكون الجسيم في مكانين في نفس الوقت ، مما يسمح للكيوبت بأن يكون 1 أو 0 في نفس الوقت.هذا يسمح لأجهزة الكمبيوتر الكمومية بتوفير مساحة للبيانات ، وكذلك أداء الخوارزميات بشكل أكثر كفاءة.
للعمل ، يجب الاحتفاظ بالكيوبتات عند درجة حرارة متجمدة قريبة من الصفر المطلق كلفن. هذا يجعل بناء كمبيوتر كمي مكلفًا وصعبًا للغاية. نظرًا لأن هذه الكيوبتات تستخدم أيضًا جزيئات فردية ، فقد تكون عرضة للاهتزازات الأخرى ، حتى الصغيرة منها. تتكون معظم الكيوبتات من دائرة خاصة من الألومنيوم فائقة التوصيل يمكن أن تجعل الكمبيوتر الكمومي ضخمًا.
يتحدى العلماء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الحجم التقليدي للكيوبتات باستخدام مادة فائقة الرقة. هذه المواد ، مثل نيتريد البورون ، ليست سوى طبقات قليلة سميكة. استخدم الباحثون نيتريد البورون السداسي لتشكيل العازل داخل مكثف كيوبت. هذا يسمح بتقليل حجم المكثف ، مما يجعل وحدات البت أصغر بشكل عام. وجد الباحثون أنه يمكنهم إنشاء وحدات كيوبت أصغر بمقدار مائة من الحجم التقليدي من المادة الجديدة.
لن يساعد ذلك في تقليل حجم الكمبيوتر الكمي فحسب ، بل سيقلل أيضًا من التداخل أو الحديث المتبادل بين الكيوبتات التي يمكن أن تتداخل مع تشغيل الكمبيوتر الكمومي.
بينما يشير هذا البحث إلى أنه لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به ، فإنه يسلط الضوء على خطوة مهمة نحو جعل أجهزة الكمبيوتر الكمومية أكثر قبولًا. باستخدام الأجهزة الأصغر حجمًا ، سيكون من السهل على المجتمع استخدام هذه الآلات ، مما يجعل الحوسبة الكمومية جزءًا مهمًا من مستقبلنا.
اقرأ أيضا:
- تم إطلاق أول كمبيوتر كمي في أوروبا بأكثر من 5000 كيوبت
- 100 عام من فيزياء الكم: من نظريات العشرينيات إلى أجهزة الكمبيوتر'اوترز