في نسيج التكنولوجيا الحديثة، حيث تلتقي الكمومية مع الكلاسيكية عند عتبة الإمكانية، تتشكل ثورة هادئة. في عمق مختبر في بكين، حقق فريق من العلماء الصينيين خطوة تتجاوز بكثير الألواح السوداء والدوائر الكهربائية في منشأة أبحاثهم: من خلال استخدام معالج كمومي جديد يسمى "زوانغزي 2.0"، تمكن الباحثون من فتح طبقة أكثر دقة من التحكم في الأنظمة الكمومية التي قد تساعد في التغلب على أحد التحديات الأكثر إلحاحًا في هذا المجال. إن نتائجهم - التي نُشرت الآن في مجلة Nature - تضيء طريقًا لتثبيت المعلومات الكمومية لفترة كافية لإجراء حسابات ذات مغزى، مما يقرب وعد الحوسبة الكمومية من التأثير الواقعي.
في قلب هذا الإنجاز يكمن سلوك كمومي غريب يسمى ما قبل الحرارية. بعبارات يومية، إنه نوع من "التوقف" قبل أن يسود الفوضى - تخيل وضع كتلة من الثلج بالقرب من نقطة الانصهار حيث لا تتجمد ولا تتحول بالكامل إلى ماء، متوقفة في حالة منظمة لفترة قصيرة. في الأنظمة الكمومية، يمكن أن تحافظ هذه المرحلة المستقرة على معلومات دقيقة، مما يحمي الكيوبتات (أو الكيوبتات) من الانهيار بسرعة كبيرة إلى الفوضى - العدو اللدود لجميع الحوسبة الكمومية.
يحتوي معالج زوانغزي 2.0 - الذي سُمي على اسم الفيلسوف الصيني القديم زوانغزي، الذي غالبًا ما استكشف أعماله التناقضات والأنماط العميقة - على 78 كيوبت مرتبة في تخطيط موصل فائق ثنائي الأبعاد. يعمل في نظام حيث تتفاعل الكيوبتات بطرق معقدة لا يمكن للكمبيوترات الكلاسيكية محاكاتها بشكل عملي مع زيادة حجم النظام. هذه التعقيد، عندما يتم استغلاله بعناية، يسمح للمعالج باستكشاف مجالات من الحوسبة تتجاوز نطاق أسرع الآلات المعتمدة على السيليكون.
في تجربتهم، طبق الباحثون تقنية تسمى القيادة متعددة الأقطاب العشوائية، وهي نمط محدد من نبضات الطاقة التي "تضبط" إيقاع النظام الكمومي بشكل فعال. سمح لهم هذا الضبط بتمديد الهضبة ما قبل الحرارية - الفترة التي تظل فيها المعلومات مستقرة - أو تقصيرها، اعتمادًا على الهدف الحسابي المطلوب. فكر في الأمر كما لو كنت تمدد أو تضغط النافذة قبل أن يتحول المد: لحظة قابلة للتحكم من الهدوء قبل أن تتولى التعقيد.
هذا الاكتشاف مهم لأن الحرارة والتفكك - فقدان المعلومات بسبب التفاعل مع البيئة - لا تزال العقبات الأساسية أمام الحوسبة الكمومية الموثوقة. الكيوبتات بطبيعتها هشة؛ حتى الاضطرابات الطفيفة يمكن أن تمحو التراكبات التي تعطي أجهزة الكمبيوتر الكمومية ميزتها النظرية. من خلال إدارة بداية الفوضى، تشتري نهج الفريق وقتًا حسابيًا ثمينًا.
تمتد تداعيات هذا العمل إلى ما هو أبعد من بيئة المختبر المسيطر عليها. بينما قد تبدو 78 كيوبت متواضعة مقارنة بمليارات البتات في أجهزة الكمبيوتر اليومية، فإن التفاعلات بين الكيوبتات تتوسع بشكل أسي، مما يجعل المحاكاة المباشرة على الآلات الكلاسيكية غير ممكنة بعد حجم معين. من هذه الناحية، يمكن حتى للمعالجات الكمومية المتوسطة مثل زوانغزي 2.0 استكشاف الديناميات التي تدفع حدود الحوسبة الكلاسيكية.
أكد فان هينغ، المؤلف الرئيسي للدراسة وعالم الفيزياء في معهد الفيزياء التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، أن هذا الإنجاز لم يكن مجرد إضافة المزيد من الكيوبتات. تطلب الأمر جهدًا متكاملًا: ابتكار تجريبي، ورؤية نظرية، وهندسة دقيقة لصياغة تسلسلات النبضات التي تشكل كيفية تدفق الطاقة عبر النظام الكمومي. يمثل هذا النهج الشامل مرحلة ناضجة في البحث الكمومي، حيث يصبح التحكم الدقيق بنفس أهمية التوسع بالقوة.
تعد جهود الصين في الحوسبة الكمومية جزءًا من منافسة عالمية أوسع شهدت تقدمًا سريعًا في السنوات الأخيرة. على سبيل المثال، تضمنت الإنجازات السابقة في هذا المجال معالجات مثل "زوتشونغتشي 3.0"، وهي آلة موصلة فائقة مكونة من 105 كيوبت، تم الإبلاغ عنها بأنها تعرض سرعات حسابية تتجاوز بكثير ما يمكن أن تتطابق معه أجهزة الكمبيوتر العملاقة الكلاسيكية في المهام المتخصصة.
ومع ذلك، لا يزال الطريق نحو الحوسبة الكمومية العملية طويلًا. لا تزال التحديات مثل تصحيح الأخطاء وتحمل الأعطال - القدرة على الحفاظ على حساب موثوق في مواجهة الضوضاء الحتمية - لم تُحل بالكامل بعد. ومع ذلك، تساعد الإنجازات مثل تجربة زوانغزي 2.0 في رسم مسار أكثر قابلية للتنقل. من خلال فهم والتحكم في الرقصة الدقيقة بين النظام والترتيب في الأنظمة الكمومية، يحصل الباحثون على أدوات قد تجعل أجهزة الكمبيوتر الكمومية يومًا ما لا غنى عنها لحل المشكلات في علوم المواد، والتشفير، والتحسين، والفيزياء الأساسية.
في هذا الفصل الجديد من الاكتشاف التكنولوجي، يمثل زوانغزي 2.0 أكثر من مجرد آلة؛ إنه رمز لكيفية توجيه العبقرية البشرية لجمال الكم الغريب، وتحويل الحالات الكمومية العابرة إلى جسور مستقرة نحو المستقبل.
تنبيه صورة الذكاء الاصطناعي المرئيات تم إنشاؤها باستخدام أدوات الذكاء الاصطناعي ومخصصة للتمثيل المفاهيمي فقط.
المصادر علماء صينيون يحققون إنجازًا في الحوسبة الكمومية مع "زوانغزي 2.0" والتحكم في ما قبل الحرارية. تصل الصين إلى معلم جديد في سباق الحوسبة الكمومية العالمي مع زوتشونغتشي 3.0.
نُشر بواسطة Banx Network. هذا المقال جزء من برنامج الوسائط اللامركزية من Banx، مدعومًا برمز BXE على شبكة XRP Ledger.
