الحوسبة الكمومية لديها إمكانات هائلة ، لكنه يواجه مشكلة قابلية التوسع. لكي تكون هذه الآلة مفيدة من الناحية الحقيقية ، يجب تجميع معالجات الكم المتعددة في موقع واحد. هذا يزيد من قوة المعالج ولكن أيضًا حجمه ، مما يجعله أقل عملية وأكثر حساسية. يعمل العلماء على حل يبدو وكأنه شيء خارج سلسلة الخيال العلمي: توصيل النوى عن بُعد ببعضهم البعض من خلال “النقل الفضائي” لإنشاء آلات أكثر قوة.
بدأ الظهور في طريق نقل المعلومات هذا. في الآونة الأخيرة ، تمكن فريق من العلماء في جامعة أكسفورد من إرسال أول خوارزمية الكم لاسلكيًا بين معالجتين كميتين منفصلتين. استفاد النوى الصغيرة من طبيعتهما الفريدة ، وقاموا بتجميع قدراتهما ، وشكلت جهاز كمبيوتر متفوق لحل المشكلات التي لا يمكن لأي منهما حلها بشكل مستقل.
تمكن الفريق ، بقيادة طالب الدراسات العليا دوغال ماين ، من الحصول على أنظمة بعيدة للتفاعل مع بعضها البعض ومشاركة بوابات المنطق باستخدام تشابك الكم. بفضل هذه الظاهرة الميكانيكية الكمومية ، يمكن لزوج من الجزيئات المرتبطة ، حتى على مسافة ، مشاركة نفس الحالة وبالتالي نقل نفس المعلومات. إذا تغير أحدهم ، فإن الآخر يعكسها على الفور.
استخدم علماء أكسفورد التشابك الكمي لإرسال المعلومات الأساسية تقريبًا بين أجهزة الكمبيوتر. عندما تسافر البيانات مسافات طويلة بموجب هذا المبدأ ، يقال إن “النقل الفضائي الكم” قد حدث. لا ينبغي الخلط بين هذا الفكرة التقليدية عن النقل عن بعد ، والتي تنطوي على تبادل افتراضي افتراضي للمادة في الفضاء. في التجربة ، ظلت جزيئات الضوء في نفس المكان ، لكن التشابك سمح لأجهزة الكمبيوتر “رؤية” معلومات بعضها البعض والعمل بشكل متوازٍ.
وفقًا لورقة أبحاث الفريق المنشورة في Nature ، كان النقل الفوري الكمومي لخوارزمية ممكنًا مع الفوتونات ومع الوحدات النمطية مفصولة على بعد متر. وكان إخلاص المعلومات معدل 86 في المئة. إن نتيجة بنية الحوسبة الكمومية الموزعة هذه جيدة بما يكفي لتكون طريقًا قابلاً للتطبيق للتكنولوجيا واسعة النطاق والإنترنت الكمومي.
ظهرت مظاهرات النقل الفضائي الكمومي في السياقات الحسابية مسبقًا ، ولكنها اقتصرت على نقل الحالات بين الأنظمة. تجربة جامعة أكسفورد مميزة لأنها تستخدم النقل الفضائي لإنشاء تفاعلات بين النوى البعيدة. “هذا الاختراق يسمح لنا بتوصيل” معالجات الكم المختلفة بفعالية إلى كمبيوتر كمي واحد متصل بالكامل “، كما قال مين.
إذا استمرت تقنية الحوسبة الكمومية الموزعة في التطور ، فقد يكون عصر آلات الكم العملاقة وراءنا. من المحتمل أن يتم حل مشكلة قابلية التوسع مع المزيد من الآلات التي تعمل معًا من خلال النقل الفضائي الكمومي. في الوقت الحالي ، يمكن للمعالج الأساسي التعامل مع 50 Qubits ، وهي وحدة من المعلومات الكمومية. يقدر بعض العلماء أن الآلة ذات القدرة على معالجة الآلاف أو الملايين من Qubits ستكون هناك حاجة لحل المشكلات المعقدة.
حتى بدون تشابك ، فإن آلات الكم قوية بالفعل بما يكفي لحل المشكلات التي تبدو مستحيلة على ما يبدو. Willow ، رقاقة الكم من Google ، حلت مؤخرًا مهمة قياسية تسمى أخذ عينات من الدوائر العشوائية في خمس دقائق ؛ كان قد يستغرق ما يصل إلى 10 سنوات من الحاسوب الفائق التقليدية للحصول على نفس النتيجة.
ظهرت هذه القصة في الأصل على Wired en Español ، وترجمت من الإسبانية.
