منصة حاسوب كمي متكاملة (بصرية بالكامل هذه المرة)

منصة حاسوب كمي متكاملة (بصرية بالكامل هذه المرة)

مقال مترجم بتصرف

أ.د. ناصر بن صالح الزايد

nalzayed@gmail.com

A complete platform for quantum computing

في عمل جديد ورائد، تمكن باحثون في الجامعة الدانماركية للتقنية من تصميم منصة متكاملة لحاسوب يعتمد تقنيات الحواسيب الكمية ولكنها تعتمد على التكميم البصري بشكل كامل. يتميز هذا الحاسوب بميزتين لا يتميز بهما الحاسوب الكمي فائق الموصلية: الأولى: أنه قابل للتمدد و التوسع بسهولة، والثانية: أنه لا يحتاج لأي تبريد بل يعمل بصورة كاملة عند درجة حرارة الغرفة. يضاف لهذا أن هذا الحاسوب يستخدم نفس الألياف البصرية (الضوئية) القياسية التجارية. بهذا فإن تلك الجامعة قد حازت قصب السبق في هذا المضمار.

حتى هذا اليوم، فإن الحواسيب الكمية المعتمدة على المواد فائقة الموصلية والتي – حتى هذه اللحظة – تعمل عند درجات حرارة منخفضة، هذه الحواسيب هي السائدة على الألسن، وقد حظيت بدعم كبير جدا من كبار الشركات مثل أي بي إم وقوقل. هذه الصورة النمطية بدأت تتغير الآن بفضل هذا الاكتشاف الذي تقوده جهود الباحثين في قسم الفيزياء في الجامعة الدانماركية المذكورة وتحديدا في مركز (بق كيو) bigQ (مختبر متخصص في الحالة الكمية) .

وبالرغم من أن الحاسوب الكمي البصري يمكنه تشغيل جميع اللوغارثميات المعروفة، إلا أنه يختلف بصورة أساسية عن الحواسيب التقليدية، ولكن يتفق معها في بعض الأمور.

في الحواسيب العادية توجد دوائر منطقية Logical Devices وفي هذا الجهاز توجد أيضا دوائر مشابهة تسمى Qubits ، كما توجد بوابات Gates والتي تنفذ العمليات المطلوبة (تشغيل اللوغارثميات). يقوم نظام هذا الجهاز على ما أسموه: مجموعة البوابات المعممة، وهي الميزة الطاغية في الموضوع، لأن معناها أن أي لوغارثمية محددة يمكن إجراؤها بمجرد تحديد المدخلات أو الكيوبتات البصرية.

السمة المهمة في هذا الحاسوب هي إمكانية التوسع:

إن قدرة الحواسيب الكمية الفائقة تجعل من العمليات الحسابية أمرا سهلا مقارنة بنظيراتها الأجهزة التقليدية التي تعتمد على الترانستور. وهذا سوف يفتح أبوابا واسعة أمام مزيد من التقنيات والإمكانيات أمام الصناعة الرقمية. أهم شيء أن هذا الحاسوب الكمي مشكل من مكونات كمية يمكن التحكم بسهولة في عددها، مما يجعله جهازا قابلا للتوسع.

من الناحية النظرية البحتة، لا فرق بين الحاسوب الكمي المعتمد على المواد فائقة الموصلية، وهذا الحاسوب، ولكن من الناحية العملية فإن الأول يعتمد على عدد محدود من الكيوبتات المشكلة للمعالج، والتي لا يمكن زيادتها. في الحالة البصرية لا حدود تقف أمام التمدد، حيث يمكن إضافة كيوبتات جديدة لنظام قائم، وكل ما يلزم هو ربطها بالجهاز عن طريق نظام الترابط الكمي. وبالتالي فعمليات التوسع Scalability هي أمر سهل للغاية.

وسمة أخرى مهمة في هذا السياق وهي عدم الحاجة للتبريد، فقط استخدام الألياف البصرية عند درجة حرارة الغرفة. وعلى ذكر الألياف البصرية، من السهل ربط هذا الجهاز بشبكة الأنترنت الكمية المتوقعة مستقبلا عن طريق تلك الألياف بشكل مباشر. بالمناسبة هذا الحاسوب يقوم على ما يسمى: الحالات المتراكبة ثنائية البعد بأكثر من 30 ألف حالة كمية مترابطة.

يقع ضمن أهداف الفريق، تطبيق براءة اختراع على معالجة نظرية تقدموا بها سابقا حول التخلص من الأخطاء الحسابية والفنية، تطبيقها على هذا الجهاز عمليا. هذه الأخطاء تعد أحد التحديات أمام الحواسيب الكمية (تعرف على عدد الفوتونات التي تفقد في مقالنا: الارتباط الكمي في الأنترنت الكمية).

الفريق البحثي فخور بهذا الإنجاز ويتطلع إلى التوسع في مشروعه وأكبر عقبه تواجههم حاليا هي الدعم المالي.