أعلن علماء في المعهد الفيزيائي التابع لأكاديمية العلوم الروسية عن تشغيل وعرض حاسوب كمّي جديد يُعد الأقوى في روسيا حتى الآن، ويضم 70 كيوبتًا يعتمد على تقنية سلسلة الأيونات.
وذكرت وكالة وكالة تاس أن النظام الجديد حقق دقة بلغت 99.92٪ في العمليات أحادية الكيوبت، فيما وصلت دقة العمليات ثنائية الكيوبت إلى 95.4٪، وهي معدلات تُعد متقدمة في مجال الحوسبة الكمّية.
وقال الباحث العلمي الأول في المعهد إيليا زاليفاكو إن الفريق استعرض نظامًا يتكون من 35 أيونًا من عنصر الإيتيربيوم، يتم التحكم في أربع حالات كمومية لكل أيون، ما يجعل المنظومة تعمل فعليًا كحاسوب كمّي مكوّن من 70 كيوبتًا.
آلية العمل والتقنية المستخدمة
يعتمد الحاسوب على التذبذبات الجماعية لسلسلة الأيونات؛ فعند التأثير على أحد الأيونات تبدأ السلسلة بأكملها في التذبذب، ما يسمح بتنفيذ العمليات الكمومية عبر أنماط تفاعل مشتركة بين الجسيمات. ولتنفيذ العمليات ثنائية الكيوبت، تُستخدم نبضات ليزرية خاصة تُطبّق بدقة على أزواج محددة من الأيونات.
ويمثل هذا التطوير نقلة نوعية مقارنة بالأنظمة الأيونية التقليدية، التي لا يتجاوز عدد الكيوبتات فيها عادة 35 كيوبتًا بسبب تعقيد التحكم مع زيادة طول السلسلة. وتمكن الباحثون من مضاعفة العدد عبر اعتماد ترميز أكثر كثافة للمعلومات باستخدام أنظمة كمومية رباعية المستويات، بحيث يعادل كل أيون كيوبتين.
تحكم فردي وخوارزميات متقدمة
لضمان التحكم المستقل بكل أيون، يستخدم النظام شعاعين ليزريين متحركين بسرعة على طول السلسلة، ما يسمح بتوجيههما بدقة إلى أيون محدد ومراقبة حالاته الأربع.
ويتم تنفيذ ترابط الكيوبتات وفق مخطط يُعرف بـ«النجمة الثلاثية»، ما يتيح إجراء العمليات الكمومية بين كيوبتات غير متجاورة، وهو ما يعزز مرونة النظام الحسابية.
وقد نجح الحاسوب في تشغيل عدة خوارزميات كمومية معروفة، من بينها خوارزمية البحث في قواعد البيانات «جروفر»، وخوارزمية «بيرنشتاين-فازيراني»، إضافة إلى إعداد حالة GHZ الكمومية.
منصة للاختبارات والتطوير
وأشار المطورون إلى أن النظام مخصص للاختبارات العملية وتحسين الخوارزميات الكمومية، ويُستخدم حاليًا عبر منصة سحابية لتشغيل الحسابات، ما يفتح الباب أمام توسيع نطاق الأبحاث والتطبيقات المستقبلية في مجالات التشفير والذكاء الاصطناعي والمحاكاة العلمية المتقدمة.
اقرأ أيضًا:
أبل وجوجل توافقان على تعديلات في متجري تطبيقاتهما لتعزيز العدالة والشفافية
