هذه المقالة هي أعيد نشرها من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي.
وقد أجرى باحثون في مايكروسوفت تم الإعلان إنشاء أول "بتات كمومية طوبولوجية" في جهاز يخزن المعلومات في حالة غريبة من المادة، فيما قد يكون تقدمًا كبيرًا في مجال الحوسبة الكمومية.
وفي الوقت نفسه، نشر الباحثون أيضًا ورقة في مجلة نيتشر و "خريطة الطريق"لمزيد من العمل. من المفترض أن يتسع تصميم معالج Majorana 1 لما يصل إلى مليون كيوبت، وهو ما قد يكون كافياً لتحقيق العديد من الأهداف المهمة الحوسبة الكمومية- مثل فك الشفرات التشفيرية وتصميم الأدوية والمواد الجديدة بشكل أسرع.
لو مايكروسوفت إذا نجحت هذه المطالبات، فقد تكون الشركة قد تجاوزت منافسين مثل IBM وGoogle، الذين يبدو أنهم في الوقت الحالي قيادة السباق لبناء حاسوب كمي.
ومع ذلك، فإن الورقة البحثية التي خضعت لمراجعة الأقران في مجلة Nature لا تظهر إلا جزءًا مما ادعاه الباحثون، ولا تزال خريطة الطريق تتضمن العديد من العقبات التي يتعين التغلب عليها. وفي حين أن بيان مايكروسوفت الصحفي يستعرض شيئًا من المفترض أن يكون أجهزة حوسبة كمية، إلا أننا لا نملك أي تأكيد مستقل لما يمكن أن يفعله. ومع ذلك، فإن الأخبار من مايكروسوفت واعدة للغاية.
ربما تكون لديك الآن بعض الأسئلة. ما هو البت الكمومي الطوبولوجي؟ ما هو البت الكمومي على الإطلاق؟ ولماذا يريد الناس أجهزة الكمبيوتر الكمومية في المقام الأول؟
من الصعب بناء البتات الكمومية
ظهرت فكرة أجهزة الكمبيوتر الكمومية لأول مرة في ثمانينيات القرن العشرين. فبينما يخزن الكمبيوتر العادي المعلومات في شكل بتات، يخزن الكمبيوتر الكمومي المعلومات في شكل بتات كمية ــ أو كيوبتات.
يمكن أن يكون للبت العادي قيمة 0 أو 1، ولكن البت الكمومي (بفضل قوانين ميكانيكا الكم، التي تحكم الجسيمات الصغيرة جدًا) يمكن أن يكون له مزيج من الاثنين. إذا تخيلت بتًا عاديًا كسهم يمكن أن يشير إما إلى الأعلى أو إلى الأسفل، فإن البت الكمومي هو سهم يمكن أن يشير في أي اتجاه (أو ما يسمى "تراكب" للأعلى والأسفل).
وهذا يعني أن الكمبيوتر الكمومي سيكون أسرع بكثير من الكمبيوتر العادي في أنواع معينة من الحسابات، وخاصة تلك التي تتعلق بفك الرموز ومحاكاة الأنظمة الطبيعية.
حتى الآن، الأمور على ما يرام. ولكن تبين أن بناء وحدات البت الكمومية الحقيقية والحصول على المعلومات منها وإليها أمر بالغ الصعوبة، لأن التفاعلات مع العالم الخارجي من الممكن أن تدمر الحالات الكمومية الدقيقة الموجودة داخلها.
لقد حاول الباحثون العديد من التقنيات المختلفة لصنع البتات الكمومية، وذلك باستخدام أشياء مثل الذرات المحاصرة في المجالات الكهربائية أو دوامات التيار المتدفق في الموصلات الفائقة.
أسلاك صغيرة وجزيئات غريبة
لقد اتخذت شركة مايكروسوفت نهجًا مختلفًا تمامًا لبناء "الكيوبتات الطوبولوجية". لقد استخدمت ما يسمى بجسيمات ماجورانا، والتي تم طرحها لأول مرة في عام 1937 من قبل الفيزيائي الإيطالي إيتوري ماجورانا.
إن الماجورانا ليست جسيمات طبيعية مثل الإلكترونات أو البروتونات. بل إنها توجد فقط داخل نوع نادر من المواد يسمى الموصل الفائق الطوبولوجي (الذي يتطلب تصميمًا متقدمًا للمواد ويجب تبريده إلى درجات حرارة منخفضة للغاية).
