الضوء يتحدث مع الكيوبتات 😯!! اكتشاف جديد يعيد رسم ملامح الحوسبة الكمومية

في إنجاز يُعد بمثابة نقطة تحول في عالم الحوسبة الكمومية، نجح فريق من الباحثين في معهد العلوم والتكنولوجيا في النمسا (ISTA) في تحقيق قراءة بصرية كاملة للكيوبتات فائقة التوصيل. هذا الابتكار لا يقتصر فقط على كونه تطوراً علمياً بحتاً، بل يفتح آفاقاً جديدة نحو بناء حواسيب كمومية أكثر كفاءة من حيث التكلفة، قابلة للتوسع، والأهم من ذلك: قادرة على العمل في درجة حرارة الغرفة.

تخيل أن بإمكانك حل معادلة معقدة في ثوانٍ معدودة، في حين تحتاج الحواسيب التقليدية إلى أيام لتحقيق ذلك. هذا هو جوهر الحوسبة الكمومية، التي تعتمد على "الكيوبت"، وهو وحدة المعلومات الكمومية القادرة على التواجد في عدة حالات في نفس الوقت. هذه القدرة الاستثنائية تُتيح للكيوبتات معالجة بيانات ضخمة بسرعة غير مسبوقة.

لكن ثمة عقبة كبيرة: الحفاظ على الحالة الكمومية للكيوبت يتطلب درجات حرارة شديدة البرودة تقترب من الصفر المطلق. وهذا يعني الحاجة إلى بنية تحتية مكلفة ومعقدة من حيث أنظمة التبريد والتوصيلات الكهربائية.

تماماً كما تعتمد شبكة الإنترنت على الألياف الضوئية لنقل البيانات بسرعة وكفاءة، يحتاج عالم الحوسبة الكمومية إلى شبكة تُتيح نقل المعلومات الكمومية بين الأجهزة المختلفة. ولكن، إنشاء شبكة تعتمد على التبريد العميق عالمياً هو أمر شبه مستحيل. لذا لجأ الباحثون إلى فكرة ذكية: استخدام الألياف الضوئية التقليدية لنقل المعلومات الكمومية.

غير أن التحدي كان يتمثل في أن الكيوبتات فائقة التوصيل بطبيعتها كهربائية وتعمل بنطاق ترددي محدود، مما يجعلها أقل كفاءة في نقل البيانات لمسافات طويلة. هنا جاء الابتكار الحقيقي.

"كنا نعلم أن المفتاح يكمن في إيجاد طريقة لتحويل الإشارات الضوئية إلى إشارات يمكن للكيوبت فهمها"، يقول توماس فيرنر، طالب الدكتوراه في ISTA وأحد المشاركين في البحث. الحل جاء عبر استخدام محول كهروضوئي يقوم بتحويل الإشارات الضوئية إلى ترددات ميكروويف. هذه الإشارات تُرسل إلى الكيوبت، الذي يقوم بدوره بعكسها، مما يسمح بإنشاء قناة اتصال ثنائية الاتجاه.

ويضيف فيرنر:

بالاعتماد على هذا الابتكار، تمكن الباحثون من فصل الكيوبتات عن البنية التحتية الكهربائية التقليدية واستبدالها بأنظمة ضوئية بالكامل، يوضح جورج أرنولد، الباحث المشارك في الدراسة.

الأهم من ذلك، أن هذا النهج يمهد الطريق لإنشاء شبكات كمومية عالمية يمكنها العمل في درجة حرارة الغرفة، مما يُقلل الحاجة إلى أنظمة تبريد باهظة الثمن، ويُتيح استخدام هذه التقنية في مجالات أوسع.

هذا الإنجاز لا يتعلق فقط بالعلوم النظرية، بل هو خطوة نحو تطبيقات عملية يمكن أن تغير طريقة تعاملنا مع البيانات. من التشفير الآمن إلى تحسين نماذج الذكاء الاصطناعي، الإمكانيات لا حدود لها، لكن هل يمكن أن يكون للذكاء الاصطناعي مستقبلًا دور أكبر في الحوسبة الكمومية ويفعلها ويصنع أكبر حاسوب كمومي؟؟ هذا ما ستجيب عليه الأيام القادمة.