اكتشف الباحثون طريقة لتقريب الصناعة من أجهزة الكمبيوتر الكمومية الأكثر موثوقية والقوة والأقل عرضة للأخطاء أو عدم الدقة.
الصورة: الكم
في اختراق للحوسبة الكمومية المستقبلية، قام الباحثون لأول مرة بتنفيذ العمليات الحسابية الأساسية بطريقة متسامحة مع الأخطاء على معالج كمي فعلي. بمعنى آخر، وجدوا طريقة لتقريبنا من أجهزة الكمبيوتر الكمومية الأكثر موثوقية، والأكثر قوة، والأقل عرضة للأخطاء أو عدم الدقة.
تستغل أجهزة الكمبيوتر الكمومية الخصائص الغريبة لفيزياء الكم لحل المشكلات التي كانت أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية تعتقد أنها مستحيلة بسرعة. ومن خلال تشفير المعلومات إلى بتات كمية، أو "بتات كمومية"، يمكنهم إجراء العمليات الحسابية بالتوازي بدلاً من إجراء العمليات الحسابية بشكل تسلسلي مثل البتات العادية.
ومع ذلك، فإن الكيوبتات هشة للغاية وعرضة للخطأ. وهذا يعيق تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية العملية. إن التسامح مع الأخطاء هو الكأس المقدسة لتحقيق الإمكانات الكاملة لأجهزة الكمبيوتر الكمومية. فهو يسمح لأجهزة الكمبيوتر الكمومية بالعمل بشكل موثوق من خلال اكتشاف الأخطاء وتصحيحها، حتى لو تأثرت الكيوبتات بعوامل مختلفة تسمى "الضوضاء".
يختلف سلوك الجسيمات في عالم الكم عما نلاحظه في العالم الكلاسيكي العياني. في عالم الكم، لا يمكننا التنبؤ بدقة بمواقع الجسيمات دون الذرية. بدلًا من ذلك، نحدد احتمالية موقعها، وحتى مراقبة السلوك البسيط لهذه الجسيمات يمكن أن تغير حالتها. إن عدم اليقين المتأصل والحساسية للملاحظة يجعل الضوضاء تحديًا كبيرًا في الحوسبة الكمومية.
الآن، حقق علماء من Quantinuum ومعهد QuTech وجامعة شتوتغارت إنجازًا مهمًا على طريق الحوسبة الكمومية المتسامحة مع الأخطاء. لقد قاموا بتطبيق تصحيح الخطأ الكمي باستخدام المعالج الكمي H1 الخاص بـ Quantinuum لإجراء إضافة بت واحدة متسامحة مع الأخطاء، وهي عملية حسابية أساسية.
استخدم الباحثون تقنية مصيدة الأيونات الخاصة بـ Quantinuum لرفع الكيوبتات في المجالات الكهرومغناطيسية، مما يجعلها مستقرة وطويلة الأمد. وكما هو موضح في ورقة بحث المشروع، فقد استخدموا رمزًا لتصحيح الأخطاء الكمومية يسمى رمز اللون [[8,3,2]] لتشفير كيوبت منطقي واحد إلى 8 كيوبتات مادية. وهذا يوفر التكرار لاكتشاف الأخطاء وتصحيحها.
فكر في الأمر مثل مطالبة ثمانية عمال بالقيام بنفس المهمة: إذا ارتكب بعضهم خطأ، فإن النتيجة الإجمالية تظل صحيحة لأن الآخرين قاموا بها بشكل صحيح. إذا كان هناك عامل واحد فقط يقوم بالمهمة وارتكب خطأ، فلن يحالفك الحظ.
ومن الجدير بالذكر أن معدل الخطأ للدائرة المتسامحة مع الخطأ يبلغ 0.11% فقط، وهو أقل بحوالي 9 مرات من معدل الخطأ البالغ 0.95% للدائرة غير المحمية. هذه هي المرة الأولى التي تحقق فيها عملية المنطق الكمي المتسامحة مع الأخطاء مثل هذا معدل الخطأ المنخفض.
إن تأثير هذه التطورات بعيد المدى. يمكن لطرق الحوسبة الكمومية المتسامحة مع الأخطاء أن تمهد الطريق لحلول عملية في مجالات مثل المحاكاة الجزيئية، والذكاء الاصطناعي، والتحسين، والأمن السيبراني.
بالإضافة إلى ذلك، فإن اكتشاف حالة فائقة التوصيل غير عادية في ثنائي تلورايد اليورانيوم (UTe2) يُظهر إمكانية جعل أجهزة الكمبيوتر الكمومية أكثر قوة. وفقًا لتقارير وسائل الإعلام، يمكن لهذه المادة أن تمكن الكيوبتات من الحفاظ على حالتها إلى أجل غير مسمى أثناء العمليات الحسابية، مما يبشر بظهور أجهزة كمبيوتر كمومية أكثر استقرارًا وعملية.
الكمبيوتر الكمي H1 من Quantinuum متاح تجاريًا بالفعل للعملاء ولديه تطبيقات محتملة في مجالات البحث المتخصصة مثل الأبحاث البيولوجية والذكاء الاصطناعي والمحاكاة والأمن السيبراني.
شاهد النسخة الأصلية
قد تحتوي هذه الصفحة على محتوى من جهات خارجية، يتم تقديمه لأغراض إعلامية فقط (وليس كإقرارات/ضمانات)، ولا ينبغي اعتباره موافقة على آرائه من قبل Gate، ولا بمثابة نصيحة مالية أو مهنية. انظر إلى إخلاء المسؤولية للحصول على التفاصيل.
القفزة الكمية: يصل الباحثون إلى إنجاز كبير نحو حاسوب كمي موثوق
اكتشف الباحثون طريقة لتقريب الصناعة من أجهزة الكمبيوتر الكمومية الأكثر موثوقية والقوة والأقل عرضة للأخطاء أو عدم الدقة.
الصورة: الكم
في اختراق للحوسبة الكمومية المستقبلية، قام الباحثون لأول مرة بتنفيذ العمليات الحسابية الأساسية بطريقة متسامحة مع الأخطاء على معالج كمي فعلي. بمعنى آخر، وجدوا طريقة لتقريبنا من أجهزة الكمبيوتر الكمومية الأكثر موثوقية، والأكثر قوة، والأقل عرضة للأخطاء أو عدم الدقة.
تستغل أجهزة الكمبيوتر الكمومية الخصائص الغريبة لفيزياء الكم لحل المشكلات التي كانت أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية تعتقد أنها مستحيلة بسرعة. ومن خلال تشفير المعلومات إلى بتات كمية، أو "بتات كمومية"، يمكنهم إجراء العمليات الحسابية بالتوازي بدلاً من إجراء العمليات الحسابية بشكل تسلسلي مثل البتات العادية.
ومع ذلك، فإن الكيوبتات هشة للغاية وعرضة للخطأ. وهذا يعيق تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية العملية. إن التسامح مع الأخطاء هو الكأس المقدسة لتحقيق الإمكانات الكاملة لأجهزة الكمبيوتر الكمومية. فهو يسمح لأجهزة الكمبيوتر الكمومية بالعمل بشكل موثوق من خلال اكتشاف الأخطاء وتصحيحها، حتى لو تأثرت الكيوبتات بعوامل مختلفة تسمى "الضوضاء".
يختلف سلوك الجسيمات في عالم الكم عما نلاحظه في العالم الكلاسيكي العياني. في عالم الكم، لا يمكننا التنبؤ بدقة بمواقع الجسيمات دون الذرية. بدلًا من ذلك، نحدد احتمالية موقعها، وحتى مراقبة السلوك البسيط لهذه الجسيمات يمكن أن تغير حالتها. إن عدم اليقين المتأصل والحساسية للملاحظة يجعل الضوضاء تحديًا كبيرًا في الحوسبة الكمومية.
الآن، حقق علماء من Quantinuum ومعهد QuTech وجامعة شتوتغارت إنجازًا مهمًا على طريق الحوسبة الكمومية المتسامحة مع الأخطاء. لقد قاموا بتطبيق تصحيح الخطأ الكمي باستخدام المعالج الكمي H1 الخاص بـ Quantinuum لإجراء إضافة بت واحدة متسامحة مع الأخطاء، وهي عملية حسابية أساسية.
استخدم الباحثون تقنية مصيدة الأيونات الخاصة بـ Quantinuum لرفع الكيوبتات في المجالات الكهرومغناطيسية، مما يجعلها مستقرة وطويلة الأمد. وكما هو موضح في ورقة بحث المشروع، فقد استخدموا رمزًا لتصحيح الأخطاء الكمومية يسمى رمز اللون [[8,3,2]] لتشفير كيوبت منطقي واحد إلى 8 كيوبتات مادية. وهذا يوفر التكرار لاكتشاف الأخطاء وتصحيحها.
فكر في الأمر مثل مطالبة ثمانية عمال بالقيام بنفس المهمة: إذا ارتكب بعضهم خطأ، فإن النتيجة الإجمالية تظل صحيحة لأن الآخرين قاموا بها بشكل صحيح. إذا كان هناك عامل واحد فقط يقوم بالمهمة وارتكب خطأ، فلن يحالفك الحظ.
ومن الجدير بالذكر أن معدل الخطأ للدائرة المتسامحة مع الخطأ يبلغ 0.11% فقط، وهو أقل بحوالي 9 مرات من معدل الخطأ البالغ 0.95% للدائرة غير المحمية. هذه هي المرة الأولى التي تحقق فيها عملية المنطق الكمي المتسامحة مع الأخطاء مثل هذا معدل الخطأ المنخفض.
إن تأثير هذه التطورات بعيد المدى. يمكن لطرق الحوسبة الكمومية المتسامحة مع الأخطاء أن تمهد الطريق لحلول عملية في مجالات مثل المحاكاة الجزيئية، والذكاء الاصطناعي، والتحسين، والأمن السيبراني.
بالإضافة إلى ذلك، فإن اكتشاف حالة فائقة التوصيل غير عادية في ثنائي تلورايد اليورانيوم (UTe2) يُظهر إمكانية جعل أجهزة الكمبيوتر الكمومية أكثر قوة. وفقًا لتقارير وسائل الإعلام، يمكن لهذه المادة أن تمكن الكيوبتات من الحفاظ على حالتها إلى أجل غير مسمى أثناء العمليات الحسابية، مما يبشر بظهور أجهزة كمبيوتر كمومية أكثر استقرارًا وعملية.
الكمبيوتر الكمي H1 من Quantinuum متاح تجاريًا بالفعل للعملاء ولديه تطبيقات محتملة في مجالات البحث المتخصصة مثل الأبحاث البيولوجية والذكاء الاصطناعي والمحاكاة والأمن السيبراني.