تمكنت تجربة حديثة قام بها فريق من الباحثين في وادي كوانتوم ميونيخ من تحقيق تقدم كبير في التشغيل المستمر لمصفوفات الذرات على نطاق واسع، مما يقربنا خطوة واحدة أكثر نحو تطوير أجهزة حوسبة كمومية قابلة للتوسيع ومقاومة للأخطاء. بقيادة يوهانس زايهر وبتوجيه من عمانوئيل بلوخ، نجح الفريق في توسيع حجم مصفوفات القيوبت الذرية النيوترالية، وتحقيق التشغيل المستمر لمصفوفة تضم 1200 ذرة لأكثر من ساعة واحدة.
في تجربتهم، التي جرت في معهد ماكس بلانك للبصريات الكمومية، قدم الباحثون طريقة مبتكرة تتعامل مع أحد التحديات الرئيسية في توسيع نهج الذرات النيوترالية. عمومًا، يستلزم توسيع مصفوفات الذرات النيوترالية في الشبكات البصرية أو الفلاشات زمن إعداد زائد مع نمو حجم النظام. تم التغلب على هذا العائق في تجميع مصفوفات مرتبة كبيرة بواسطة الطريقة التي قدمها الفريق، والتي تتضمن إعادة تدوير الذرات من جولة تجريبية إلى الأخرى وإعادة تحميلها وإضافة ذرات بشكل مستمر إلى المصفوفة.
من خلال هذه التقنية، نجح الباحثون في تشكيل مصفوفات معبأة بكثافة تحتوي على أكثر من 1000 ذرة ضمن شبكة بصرية. حقق الفريق زمن دورة صافٍ قدره 2.5 ثانية، حيث تم إعادة تحميل حوالي 130 ذرة في كل دورة. من خلال المحافظة بشكل مستمر على المصفوفات والحفاظ على حجمها وكثافتها مع مرور الوقت، تجاوزوا القيود السابقة لحجم النظام وزمن الإعداد.
يمثل نجاح هذه التجربة خطوة كبيرة قدمًا في تشغيل أنظمة الكم الصغير على نطاق واسع. إنه يفتح آفاقًا جديدة لتطبيق الحوسبة الكمومية من خلال تجاوز القيود المتعلقة بحجم النظام وزمن الإعداد. علاوة على ذلك، المدارة المستمرة لمصفوفات الذرات الكبيرة حاسمة لتطوير أجهزة الحوسبة الكمومية القابلة للتوسيع والمقاومة للأخطاء، مما يتيح حلا للمشاكل المعقدة التي تتخطى حاليًا قدرات أساليب الحوسبة التقليدية.
نظرًا إلى المستقبل، يتوقع الفريق أن تقود تقنيتهم إلى مصفوفات ذرية أكبر، تحتوي على 10000 ذرة تقريبًا. إن هذا التوسيع قد يزيد كثيرًا من قدرات الحوسبة الكمومية، خصوصًا عند ربطه مع التحسينات الحديثة في البوابات الكمومية ودوائر الكم المنطقية. تظهر الذرات النيوترالية كمنصة واعدة للحوسبة الكمومية، مع تواصل تدفق الابتكارات الكبيرة الخاصة بمصفوفات الذرات تعزيز قدرتها التنافسية.
الهدف النهائي هو استخدام هذه التقدمات لتحقيق تأثير كبير في مختلف المجالات من خلال تمكين المحاكاة والحسابات التي تكون مستحيلة حاليًا باستخدام تكنولوجيا الحوسبة التقليدية. قد تفتح القدرة على المحافظة على مصفوفات ذرات كبيرة تعمل بشكل مستمر رؤى واكتشافات جديدة في المحاكاة الكمومية والميزانية الكمومية والمهام المعلوماتية، مما يقربنا أكثر إلى تحقيق الإمكانات الكاملة للحوسبة الكمومية.
قام الفريق البحثي، الذي يضم فلافيان جيغر، ماكسيميليان أمنفيرث، رينهاو تاو، هندريك تيم، ستيبان سنيغيريف، عمانوئيل بلوخ، ويوهانس زايهر، بهذه الدراسة في معهد ماكس بلانك للبصريات الكمومية، ومركز ميونيخ لعلوم وتكنولوجيا الكم (MCQST)، كلية الفيزياء، جامعة لودفيغ ماكسيميليان، وشركة بلان كيو سي جي إم بيه.
قسم الأسئلة الشائعة:
س: ما هي التجربة الحديثة التي قام بها فريق الباحثين من وادي كوانتوم ميونيخ؟
ج: تمحورت التجربة حول التشغيل المستمر لمصفوفات الذرات على نطاق واسع لتطوير أجهزة حوسبة كمومية قابلة للتوسيع ومقاومة للأخطاء.
س: من قاد الفريق في هذه التجربة؟
ج: يوهانس زايهر قاد الفريق، وكانوا يتلقون التوجيه من عمانوئيل بلوخ.
س: ما هو حجم مصفوفة الذرات التي تم تحقيقها من قبل الفريق؟
ج: نجح الفريق في التشغيل المستمر لمصفوفة تضم 1200 ذرة لأكثر من ساعة واحدة.
س: ما كان أحد التحديات الرئيسية في توسيع نهج الذرات النيوترالية؟
ج: عمومًا، يستلزم توسيع مصفوفات الذرات النيوترالية زمن إعداد أطول بمرور النظام.
س: كيف تغلب الفريق على هذا التحدي؟
ج: قدم الفريق طريقة تشمل إعادة تدوير الذرات من جولة تجريبية إلى الأخرى، وإعادة تحميلها وإضافة ذرات بشكل مستمر إلى المصفوفة.
س: كم عدد الذرات التي تم إعادة تحميلها بنجاح في كل دورة؟
ج: تم إعادة تحميل حوالي 130 ذرة في كل دورة، بزمن دورة صافٍ قدره 2.5 ثانية.
س: ما تأثير هذه التجربة على الحوسبة الكمومية؟
ج: تمثل التجربة خطوة كبيرة قدمًا في تشغيل أنظمة الكم الصغير على نطاق واسع، تجاوز القيود الخاصة بحجم النظام وزمن الإعداد. تفتح آفاقًا جديدة لتطبيقات الحوسبة الكمومية.
س: ما دور مصفوفات الذرات الكبيرة في تطوير أجهزة الحوسبة الكمومية؟
ج: إن التشغيل المستمر لمصفوفات الذرات الكبيرة حاسم لتطوير أجهزة الحوسبة الكمومية القابلة للتوسيع والمقاومة للأخطاء، مما يمكّن من حل مشاكل معقدة تتخطى قدرات أساليب الحوسبة التقليدية.
مصطلحات رئيسية:
1. الحوسبة الكمومية: مجال من مجالات الحوسبة يستخدم ظواهر ميكانيكية كمومية لأداء بعض الحسابات بكفاءة أكبر من الحاسبات التقليدية.
2. مصفوفة الذرات: مجموعة من الذرات مرتبة في نمط أو تكوين محدد للاستخدام في الحوسبة الكمومية.
3. ذرة نيوترالية: ذرة تحتوي على عدد متوازن من البروتونات والإلكترونات، مما يعني عدم وجود شحنة صافية.
روابط ذات صلة:
– المعهد ماكس بلانك
– مجموعة البحث التابعة ليوهانس زايهر
– مركز ميونيخ لعلوم وتكنولوجيا الكم (MCQST)
The source of the article is from the blog anexartiti.gr