باحثو بنسلفانيا يشابكون أربعة كيوبتات في ماسة بدرجة حرارة الغرفة أسرع بعشر مرات

تمكّن باحثون في جامعة بنسلفانيا من تشابك أربعة كيوبتات داخل ماسة عند درجة حرارة الغرفة باستخدام بوابة تحكم واحدة، ما قلّص زمن العملية بنسبة تقارب 90% مقارنةً بالطريقة التقليدية، مع تحسين الدقة في الوقت ذاته - وهو مزيج نادر في عتاد الحوسبة الكمومية، حيث تتنازع السرعة والدقة عادةً.

نشر الفريق بحثه هذا الشهر في مجلة Nature Nanotechnology، وولّد حالة تشابك رباعية الكيوبت في 14.8 ميكروثانية. أما الطريقة التقليدية، التي تشابك الكيوبتات اثنين اثنين عبر سلسلة من البوابات المنفصلة، فقد استغرقت نحو عشرة أضعاف الوقت للوصول إلى الحالة نفسها وبدقة أقل: 0.69 مقابل 0.92 للطريقة الموازية الجديدة.

لماذا تهم درجة حرارة الغرفة

تتطلب معظم منصات الحوسبة الكمومية الرائدة - بما فيها الكيوبتات الفائقة التوصيل التي تستخدمها IBM وGoogle - التبريد إلى قرب الصفر المطلق، ما يضيف عبئاً هندسياً هائلاً في أنظمة التبريد والتفريغ والحماية. يستخدم نظام بنسلفانيا بدلاً من ذلك مركز نيتروجين-فراغ (NV)، وهو نوع معين من العيوب في الشبكة البلورية للماس يتصرف كبِت كمومي مستقر.

تحويل خلل إلى ميزة

الحيلة التقنية أنيقة بشكل غير معتاد: بدلاً من مقاومة التداخل الذي يحدث عندما تؤثر نبضة تحكم موجهة لدوران نووي واحد على جيرانه دون قصد، ضبط فريق بنسلفانيا توقيت وتكرار تسلسل التحكم الخاص بهم - نمط يُسمى XY8 - لتسخير هذا التداخل عمداً كعملية تشابك موازية.

ما الذي يمكّنه هذا، وما لا يمكّنه بعد

يقول الباحثون إن طريقة التحكم قابلة للتعميم على أنواع أخرى من عيوب الماس وسجلات عيوب مماثلة في كربيد السيليكون والسيليكون. تشمل التطبيقات الفورية تصحيح الخطأ الكمومي، وعقد الذاكرة الكمومية للشبكات الكمومية المستقبلية، والاستشعار الكمومي بدرجة حرارة الغرفة.

التحفظ يتعلق بالحجم: لا يزال هذا عرضاً مخبرياً بأربعة كيوبتات فقط، لا معالجاً كمومياً عاملاً. الانتقال من أربعة كيوبتات متشابكة إلى الآلاف أو الملايين اللازمة لحاسوب كمومي عام متسامح مع الأخطاء مشكلة هندسية منفصلة وأصعب بكثير.

وفق ما نشرته The Quantum Insider، استناداً إلى النشر في Nature Nanotechnology.