أعلنت شركة IBM عن أول حاسوب كمومي يحتوي على أكثر من 1000 كيوبيت – ما يعادل البتات الرقمية في الحاسوب العادي. ولكن تقول الشركة إنها ستغير الاتجاه الآن وتركز على تطوير شرائح أصغر بنهج جديد لـ “تصحيح الأخطاء”.
تقنية الحوسبة الكمومية والتحديات
تعد الحواسيب الكمومية وعدت بأداء بعض العمليات التي تتجاوز قدرة الحواسيب التقليدية. وذلك عن طريق استغلال ظواهر الكم الفريدة مثل التشابك والتراكب، والتي تسمح للعديد من الكيوبيتات بالوجود في حالات جماعية متعددة في وقت واحد.
ومع ذلك، فإن هذه الحالات الكمومية معروفة بأنها متقلبة للغاية وعرضة للأخطاء. حاول الفيزيائيون التغلب على ذلك عن طريق تحفيز عدة كيوبيتات فيزيائية – تم ترميز كل منها في دائرة موصلة فائقة الموصلات أو أيون فردي – للعمل معًا لتمثيل كيوبيت واحد من المعلومات، أو “كيوبيت منطقي”.
تقنية تصحيح الأخطاء الكمومية
في إطار خطتها الجديدة، كشفت الشركة أيضًا عن شريحة تسمى Heron تحتوي على 133 كيوبيتًا، ولكن بمعدل أخطاء قليل جدًا، ثلاث مرات أقل من الشرائح الكمومية السابقة.
عمومًا، قال الباحثون إن تقنيات تصحيح الأخطاء الحديثة ستتطلب أكثر من 1000 كيوبيت فيزيائي لكل كيوبيت منطقي. وبالتالي، ستحتاج الآلة التي يمكنها القيام بعمليات مفيدة إلى ملايين من الكيوبيتات الفيزيائية.
ومع ذلك، فقد أصبح الفيزيائيون متحمسين في الأشهر الأخيرة لتقنية تصحيح الأخطاء البديلة تسمى “تحقق الكثافة المنخفضة الكمومية” (qLDPC). وتعد هذه التقنية بتقليل هذا العدد بمعامل 10 أو أكثر، وفقًا لمسودة مسبقة للباحثين في IBM. وتقول الشركة إنها ستركز الآن على بناء شرائح مصممة لاحتواء عدد قليل من الكيوبيتات المصححة بتقنية qLDPC في حوالي 400 كيوبيت فيزيائي، ثم ربط تلك الشرائح معًا.
تحديات تنفيذ تقنية تصحيح الأخطاء الكمومية
ومع ذلك، فإن تقنية qLDPC تتطلب أن يتم ربط كل كيوبيت مباشرة بستة آخرين على الأقل. وفي الشرائح الكمومية النموذجية، يتم ربط كل كيوبيت فقط بجارين أو ثلاثة. ولكن يقول أوليفر ديال، فيزيائي متخصص في المواد المكثفة ومدير التكنولوجيا الرئيسي لشركة IBM Quantum في مركز بحوث IBM Thomas J. Watson في يوركتاون هايتس، نيويورك، إن الشركة لديها خطة: ستضيف طبقة إلى تصميم شرائحها الكمومية للسماح بالاتصالات الإضافية المطلوبة بواسطة نظام qLDPC.
طريقة IBM للبحث في الحوسبة الكمومية
تشير خريطة البحث الجديدة لشركة IBM في مجال الحوسبة الكمومية إلى أنها ستصل إلى عمليات مفيدة – مثل محاكاة عملية الجزيئات المحفزة – بحلول نهاية العقد الحالي. ويقول ديال: “لقد كانت دائمًا حلمًا، ولقد كان حلمًا بعيدًا. ولكن أن يصبح الأمر قريبًا بما يكفي حتى نتمكن من رؤية المسار من حيث نحن اليوم بالنسبة لي هو أمر ضخم”.
المراجع
1. Bravyi, S. et al. Preprint at arXiv https://doi.org/10.48550/arXiv.2308.07915 (2023).
2. Xu, Q. et al. Preprint at arXiv https://doi.org/10.48550/arXiv.2308.08648 (2023).
Source: https://www.nature.com/articles/d41586-023-03854-1
اترك تعليقاً