آي كيو إم: يونيمون – بت كمّي (كيوبت) جديد لتعزيز الحواسيب الكمومية لتطبيقات مفيدة

(بزنيس واير) - توصّلت مجموعة من العلماء من كلّ من شركة "آي كيو إم كوانتوم كمبيوترز"، وجامعة آلتو، ومركز "في تي تي" للأبحاث التقنية في فنلندا، إلى اكتشاف بتّ كمّي (كيوبت) جديد فائق التوصيل يُدعى "يونيمون" لزيادة دقة الحسابات الكمومية. وأنجز الفريق عملية تشغيل الدارات الكمومية الأساسية الأولى باستخدام كيوبتات "يونيمون" بدقة تصل إلى 99.9 في المائة، وهو ما يُمّثل إنجازاً مهماً في إطار الجهود الرامية لبناء حواسيب كمومية تعود بمنفعةٍ تجارية. وقد نُشر هذا البحث المحوري للتو في مجلة "نيتشور كوميونيكيشنز".

هذا وتحتل الكيوبتات (البتات الكمومية) فائقة التوصيل الصدارة بين مختلف النهج التي يُمكن اتباعها لبناء حواسيب كمومية مفيدة. إلاّ أنّ تصاميم الكيوبتات وتقنياتها المُستخدمة حالياً لا توفر حتى الآن أداءً عالياً بما فيه الكفاية للتطبيقات العملية. وفي هذا العصر ذي المقاييس الكمومية متوسطة الضجيج (NISQ)، يكون التعقيد الكامن في الحسابات الكمومية القابلة للتنفيذ محدوداً في معظمه بسبب الأخطاء الواردة في الدارات الكمومية الأحادية والثنائية الكيوبت. بالتالي، يتوجب على الحسابات الكمومية أن تضطلع بدقة أكبر لتكون مفيدة.

وفي هذا السياق، قال ميكو موتونن، الأستاذ المشترك في مجال تكنولوجيا الكم في جامعة آلتو ومركز "في تي تي"، والمؤسس المشارك والرئيس التنفيذي للشؤون العلمية بشركة "آي كيو إم كوانتوم كمبيوترز" والذي كان يقود هذا البحث: "يتمثّل هدفنا في بناء حواسيب كمومية تحمل في جعبتها مزايا تُمكّننا من حل مشاكل العالم الحقيقي. ويُعدّ إعلاننا اليوم معلماً بارزاً بالنسبة إلى شركة ’آي كيو إم‘ وإنجازاً مهماً تجاه بناء حواسيب كمومية فائقة التوصيل".

واليوم، طرحت شركة "آي كيو إم" نوعاً جديداً من البتات الكمومية (الكيوبتات) فائقة التوصيل، ألا وهو كيوبت "يونيمون" الذي يوحّد في دائرةٍ واحدةٍ الخصائص المطلوبة من قبيل اللاتوافقية المُعزّزة، وعدم التأثر بشكل كامل بضوضاء شحن التيار المُباشر، والتأثر المُنخفض بالضوضاء المغناطيسية، إلى جانب بنيةٍ بسيطةٍ تتكوّن من تقاطع جوزيفسون واحد في دائرة رنين. وقد حقّق الفريق دقةً في دارات أحادية الكيوبت تتراوح بين 99.8 إلى 99.9 في المائة لمدة 13 نانوثانية على ثلاثة كيوبتات "يونيمون" مختلفة.

من جانبه، قال إريك هيبا، الذي يُتابع شهادة الدكتوراه الخاصة به في شركة "آي كيو إم": " بالاعتماد على نسبة اللاتوافقية المرتفعة، أو اللاخطية، مقارنةً بكيوبتات ’ترانسمون‘، نستطيع تشغيل كيوبتات ’يونيمون‘ بشكل أسرع، ما من شأنه أن يحول دون ارتكاب أخطاء كثيرة في كل عملية".

بهدف استعراض كيوبت "يونيمون" من الناحية التجريبية، صمّم العلماء وصنعوا بعض الرقائق، يتكوّن كلّ منها من ثلاث وحدات كيوبت "يونيمون". واستخدموا عنصر "النيوبيوم" كمادة فائقة التوصيل بغض النظر عن تأثير تقاطعات جوزيفسون التي تتميز الأسلاك فائقة التوصيل فيها بأنها مصنوعة باستخدام الألومنيوم.

وقال البروفيسور موتونن: " أودّ أن أشكر وأهنئ إريك وأعضاء الفريق الآخرين الذين عملوا بلا كلل ليُحقّقوا هذا الإنجاز الكبير".

وتولى الفريق قياس كيوبت "يونيمون" للحصول على نسبة مرتفعة نسبياً من اللاتوافقية باستخدام تقاطع جوزيفسون واحد دون الحاجة إلى أي موصّلات فائقة، ومع حماية من الضوضاء. وتتمتع ميزة المحاثة الهندسية لكيوبت "اليونيمون" بقدرة أعلى على التنبؤ وتحقيق العائد من الموصلات الفائقة القائمة على مجموعة الوصلات في كيوبتات "فلوكسونيوم" أو "كوارتون".

وأردف البروفيسور موتونين قائلاً: "إنّ كيوبتات ’يونيمون‘ بسيطةٌ للغاية وتتمتع بمزايا كثيرة أفضل من كيوبتات الترانسمون. تُسهم حقيقة نجاح أول كيوبت ’يونيمون‘ بشكل جيد في توفير مجال كبير للتحسين وتحقيق ابتكارات كبيرة. وفي المرحلة التالية، يتوجب علينا أن نُحسّن التصميم لتوفير حماية أعلى من الضوضاء وتجربة الدارات ثنائية الكيوبت".

تجدر الإشارة إلى أنّ الحواسيب الكمومية التجارية من "آي كيو إم" لا تزال تستخدم كيوبت "ترانسمون". إذ باستخدام هذه الأخيرة، تقدم شركة "آي كيو إم" بالفعل حواسيب كمومية في أماكن العمل. على سبيل المثال، وكجزء من مشروع ابتكارٍ مشترك مع مركز "في تي تي" للأبحاث التقنية في فنلندا وتحالف "كيو – إكسا" (Q-Exa) الذي ترأسه "آي كيو إم"، تتولى الشركة بناء أول حاسوب كمومي تجاري في فنلندا بقوة 54 كيوبت. كما تتولى الشركة بناء حاسوب كمومي بقوة 20 كيوبت في ألمانيا، من شأنه أن يُدمج في حاسوب فائق. أمّا "يونيمون" الذي اخترعته الشركة اليوم فهو عبارة عن كيوبت بديل قد يؤدي إلى دقة أعلى في الحسابات الكمومية في المستقبل.

واختتم البروفيسور موتونن بالقول: " نهدف إلى إجراء مزيد من التحسينات في التصميم والمواد ووقت البوابة الخاص بكيوبت ’يونيمون‘ لتخطّي هدف الدقة البالغة 99.99 في المائة واكتساب ميزة كمومية مفيدة مع أنظمة صاخبة وتصحيحٍ فعال للأخطاء الكمومية. إنّه يومٌ مثير للغاية للحوسبة الكمومية!"

لمحة عن "آي كيو إم كوانتوم كمبيوترز"

"تُعدّ آي كيو إم" الشركة الرائدة في عموم أوروبا في تصنيع الحواسيب الكمومية. توفر "آي كيو إم" حواسيب كمومية خاصة بالموقع لمراكز بيانات الحوسبة الفائقة ومختبرات البحث وتوفر وصولاً كاملاً إلى أجهزتها. كما تزود "آي كيو إم" العملاء الصناعيين بميزة كمّية من خلال نهج التصميم المشترك الفريد الخاص بالتطبيقات. تتولى "آي كيو إم" بناء أول حاسوب كمومي تجاري بقوة 54 كيوبت في فنلندا بالتعاون مع "في تي تي". علاوة على ذلك، يقوم تحالف "كيو – إكسا" (Q-Exa)، الذي تترأسه "آي كيو إم" ببناء نظام حوسبة كمّي في ألمانيا، من شأنه أن يدمج الحاسوب الفائق القائم على أنظمة الحوسبة العالية الأداء ("إتش بيه سي") لإنشاء مُسرّع لعمليات البحث المستقبليّة. ويعمل لدى "آي كيو إم" أكثر من 190 موظفاً، ولديها مكاتب في كلّ من باريس ومدريد وميونيخ وإسبو.

يمكنكم الاطلاع على النسخة الأصلية للبيان الصحفي على موقع "بزنيس واير" (businesswire.com) على الرابط الإلكتروني التالي: https://www.businesswire.com/news/home/20221115005803/en/

إنّ نص اللغة الأصلية لهذا البيان هو النسخة الرسمية المعتمدة. أما الترجمة فقد قدمت للمساعدة فقط، ويجب الرجوع لنص اللغة الأصلية الذي يمثل النسخة الوحيدة ذات التأثير القانوني.