اليابانيون يبتكرون معالجا كموميا يعمل بسرعة قياسية

ابتكر علماء الفيزياء اليابانيون معالجا كموميا ثنائي الكيوبيتات يعمل بسرعة قياسية ويقوم على الذرات الباردة.

وإنه قادر على أداء مئات الملايين من العمليات في الثانية. أعلن ذلك الاثنين 8 أغسطس المكتب الصحفي في المعهد القومي للعلوم الطبيعية في اليابان (NINS).

وجاء في بيان نشره المكتب الصحفي أن علماء الفيزياء يعملون على تسريع الكيوبتات على مدى عقدين من الزمن للتقليل من احتمالية تسبب الضوضاء العشوائية في حدوث خلل وظيفي. وتسمح سرعة التنفيذ الفائقة للعمليات المنطقية، التي يستغرق حساب كل منها 6.5 نانوثانية فقط بالحوسبة أسرع بمئة مرة من سرعة حدوث الضوضاء في عمل الكيوبتات، الأمر الذي يسمح بتجاهل تأثيرالضوضاء على جهاز الكمبيوتر.

يذكر أن هناك عدة أنواع من الكيوبتات، بصفتها مثيلات كمومية لبيتات الكمبيوتر المبنية على أساس الموصلات الفائقة والذرات أو الأيونات المفردة وأشباه الموصلات. ولا تزال الأنواع الثلاثة الأولى من خلايا الذاكرة تقود “السباق الكمومي” الخاص بتصميم المزيد والمزيد من أجهزة الحوسبة المعقدة، نظرا لأن عملها أكثر ملاءمة للتحكم، مع ذلك فإن الكيوبتات من هذا النوع ترتكب أخطاء أقل في الحسابات.

وتنحصر إحدى العقبات الرئيسية التي تمانع التطوير اللاحق لمثل هذه الحواسيب في أنها تقضي الكثير من الوقت في القيام حتى بأبسط العمليات المنطقية. ولذلك تكون غالبية أجهزة الكمبيوتر الكمومية أدنى فاعلية من نظيراتها المصنوعة من السيليكون بعدة مراتب. ويعيق هذا الأمر العمليات الحسابية المعقدة التي تنطوي على عدد كبير من الخطوات.

وقام فريق من علماء الفيزياء اليابانيين بقيادة، كينجي أوموري، الأستاذ في المعهد الوطني للعلوم الطبيعية في اليابان، بحل هذه المشكلة بالنسبة إلى أجهزة الكمبيوتر الكمومية القائمة على الذرات الباردة. وتلعب جسيمات خاصة يسميها العلماء بذرات “ريدبيرج”، دور البيتات الكمومية داخل هذه الحواسيب.

قام البروفيسور، أوموري وزملاؤه بتسريع عمل أجهزة الكمبيوتر الكمومية القائمة على ذرات ريدبيرج بعدة مراتب، وأصبح هذا الأمر ممكنا بسبب تطوير إستراتيجية جديدة لإخضاع ذرات الروبيديوم 87 للإشعاعات باستخدام نبضات إشعاع ليزر فائقة القصر وقوية في الوقت نفسه.

يقول علماء الفيزياء حاليا إن العملية برمتها تستغرق حوالي 6.5 نانوثانية، أي أسرع بنحو 100 مرة من أجهزة الكمبيوتر الكمومية الأخرى القائمة على الذرات الباردة. ويأمل الباحثون أن يؤدي اختراعهم إلى تصميم أجهزة كمبيوتر جديدة قادرة على أداء مئات الملايين من العمليات في الثانية وحل مشكلات معقدة يمكن الاستفادة منها في الممارسة.