الحاسوب الكمومي قاب قوسين أو أدنى
الباحثون في قارتين يعلنون عن إختراقين مدويين في مجال الحوسبة الكمومية اليوم --أولهما نظام كمومى مبني على معمارية فون نيومان المألوفة التى تتضمن (المعالج - الذاكرة)،والثانية هى عمل محاكى كمومى-رقمى مبني على منصة كمبيوتر كمومى. وعلى الرغم من أن هذه التطورات لا تزال مقيدة داخل المختبر، فإنها تعد علامة أخرى على أن نقلة نوعية في مجال الحوسبة قد تكون قاب قوسين أو أدنى.
في الدراسة الأولى، فإن الباحثين في جامعة كاليفورنيا في سانتا باربرا يقولون انهم قد قامو ببناء أول رقاقة حاسوب كمومى يعمل على أساس نظام فون نيومان. سميت على اسم المهندس الذي صمم هذا المفهوم ، ويجمع بين الهندسة المعمارية (المعالجات والذاكرة) لفون نيومان ، لأنها الأساس لكل كمبيوتر هناك. (مع استثناء واحد ملحوظ مؤخرا.)
هذه الوحدة المعالجة المركزية الكمومية (quCPU؟) هى إختراقة كبيرة، ذلك لأن أجهزة الكمبيوتر الكمومية حسب تعريفها هى صعبة التصميم. لأنها تقوم على مفهوم التراكب -- حيث البتة الكمومية أو, qubit, تستطيع التواجد في حالتين مختلفتين في أن واحد .أو بعبارة أخرى ، يمكن أن تكون 0 أو 1 في الوقت نفسه ، وبالتالي فإنه يمكن تنفيذ العمليات الحسابية بسرعة أكبر من أي نظام قائم على 0 أو 1. ولكنه من الصعب المحافظة على qubits في حالة يكون ذلك فيها ذلك ممكنا, حيث يحدث التداخل -- أي في : قراءة بياناتها --وذلك يمكن أن يدمر قدرات التراكب بها.لذا فإن نظاما قادر على دمج ذاكرة الوصول العشوائى داخل ال qubits هو خطوة عظمى نحوحاسوب كمومى فاعل.
الباحثون في فرع سانتا باربرا UCSB, قامو بتبريد quCPU إلى ما يقرب من درجة الصفر المطلق ، و قامو بإجراء عمليات حسابية قليلة. وتجولت المعلومات الكمومية ذهابا وإيابا بين عناصر التخزين والتجهيز،وأسفر ذلك عن أداء جيدا جدا للنظام -- ليس تماما، لكنها بداية. وجدوا أيضا أن الذاكرة الكمومية يمكنها الاحتفاظ بالمعلومات لفترات أطول بكثير من البتة الكمومية أو , qubit و هذا يعد أيضا علامة جيدة.
الخطوة المقبلة ،هى أن الفريق يسعى لزيادة عدد الأجهزة الكمومية المتكاملة على شريحة واحدة، فهم يدرسون مواد معدنية مختلفة لجعل هذا أسهل، وفقا لPhysics World.
وفي ورقة أخرى تخص الحاسوب الكمومى، فإن الباحثون في النمسا أدرجو تقريرا من النمسا يحكى عن بناء أول جهاز محاكاة كمومى جاهز للعمل --وهو نوع من مثل جهاز الحاسوب الكمومي ، ولكنه مختلفة في النطاق. ويمكن استخدامه لوضع نموذج لسلوك النظم الكمومية ، التي يمكن أن تساعد في تحسين محتمل لأجهزة الحاسوب الكمومي.
قد يكون من المفيد لأسباب كثيرة وضع نموذج لسلوك النظم الكمومية، ولكن هذا مستحيل مع جهاز كمبيوتر تقليدي، كما أبرز ذلك ريتشارد فاينمان في عام 1982. من أنه سوف يستغرق وقتا طويلا، مع نظام يسير العمل أكثر وأكثر بطأ كلما زادت في العمليات الحسابية. وللحصول على وصف عام للنظام الكمومى الذى يدار مع 300 من الجسيمات ، فإن الكمبيوتر بحاجة الى مزيد من الذاكرة مما يوجد في العالم -- حتى لو تمت معالجة جميع هذه البيانات في الكون بإدماجها في الذاكرة، كما وضع الباحثون النمساويون في العام الماضي. لكن جهاز محاكاة الكموم، والتي يمكنه إتمام الكثير من العمليات الحسابية ، لا يواجهه هذا التباطؤ. ولإنجازاحدة مثل تلك العمليات الكمومية ,سيكون عليك المراقبة بعناية فائقة عملية الإعداد للمحاكاة , وهذا هو مافعلة النمساويون بالضبط..
واستخدم فريق ست من ذرات الكالسيوم المبردة بالليزر ك qubits ،وأستخدمت نبضات الليزر لبدء العمليات الحسابية. ووجد الباحثون أن النظام يمكن أن يحاكى عدة أنواع من أنظمة التفاعل الدورانية ، ووفقا لمجلة العلوم، والتي نشرت كل من البحثين اليوم.فإنه يمكن برمجة جهاز محاكاة لمحاكاة أي نوع من النظم الكمومية ،هكذا يقول الباحثون.
تعطى مثل هذه الاختراقات ،دليلاعلى أن أجهزة الحواسيب الكمومية قد صارت أقرب من أي وقت مضى.