باحثون يثبتون أن جسيمات غريبة يمكنها تنفيذ كل عملية مطلوبة للحوسبة الكمومية الشاملة

أظهر فريق من الفيزيائيين من جامعة شيكاغو وهارفارد وستوني بروك وشركة الحوسبة الكمومية كوانتينيوم أن جسيمات شبه غريبة تُعرف بالأنيونات غير الأبيلية يمكنها تنفيذ المجموعة الكاملة من العمليات المطلوبة للحوسبة الكمومية الشاملة. نُشر هذا العمل هذا الشهر في مجلة Nature، واستخدم 54 كيوبت متشابكاً على معالج H2 القائم على الأيونات المحبوسة من كوانتينيوم.

تكمن أهمية هذه النتيجة في أنها تعالج إحدى العقبات الرئيسية أمام بناء حاسوب كمومي مفيد فعلياً: تصحيح الأخطاء. البتات الكمومية هشة بشكل معروف، والطريقة الرائدة لحماية المعلومات الكمومية من الضوضاء، المعروفة بتقطير الحالة السحرية، تستهلك موارد ضخمة.

لا توجد الأنيونات غير الأبيلية كجسيمات أساسية في الطبيعة كما هو الحال مع الإلكترونات أو الفوتونات — بل هي جسيمات شبه ناشئة تنبثق من السلوك الجماعي للعديد من الكيوبتات المتشابكة تحت ظروف معينة. ما أظهره الفريق لأول مرة هو أن الجمع بين الضفر وعملية ثانية تُسمى الاندماج يفتح “مجموعة بوابات شاملة” كاملة.

قال روبن فيريسن من جامعة شيكاغو: “أظهرنا ما يُسمى بمجموعة البوابات الشاملة — بمعنى أنه إذا خزّنت المعلومات في هذه النسخ الناشئة من الكواركات، وحرّكتها، يمكنك إجراء أي عملية حوسبة كمومية تريدها.” ووصف هنريك دراير من كوانتينيوم النهج الأوسع بشكل أكثر صراحة: “الأكواد غير الأبيلية هي حصان أسود في سباق تصحيح الأخطاء الكمومية.”

الأهمية العملية تتعلق بالكفاءة أكثر من القدرة الجديدة الخام. إذا أمكن توسيع نطاق الترميز القائم على الأنيونات غير الأبيلية، فقد يقلل من العبء اللازم من الكيوبتات الفيزيائية لتحقيق التسامح مع الأخطاء.