علماء بادربورن يُحدثون ثورة في تكنولوجيا الكمبيوتر الكمي!

علماء بادربورن يُحدثون ثورة في تكنولوجيا الكمبيوتر الكمي!

إن إمكانات التقنيات الكمومية، التي تستكشف أساسيات الفيزياء وصولاً إلى أصغر التفاصيل، تفتح الأبواب أمام احتمالات لم يكن من الممكن تصورها من قبل. على وجه الخصوص، يعد تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية محورًا رئيسيًا للبحث العلمي والابتكارات التقنية التي تعد بتجاوز تقنيات الحوسبة الحالية بكثير. وفي بادربورن، حقق الباحثون إنجازًا كبيرًا: فقد نجحوا في تشغيل أكبر كمبيوتر كمي قائم على أخذ العينات في أوروبا، وهو "جهاز أخذ العينات الكمي بادربورن" (PaQS).

تم تحقيق هذا المشروع المثير للإعجاب كجزء من مبادرة تمويل PhoQuant التابعة للوزارة الفيدرالية للتعليم والبحث (BMBF) ويجمع خبرات 13 شريكًا من العلوم والصناعة، بما في ذلك شركات مثل Menlo Systems وFraunhofer IOF في Jena وSwabian Instruments. يتم تنسيق المشروع من قبل شركة Q.ANT، وهي شركة ألمانية رائدة في مجال تقنيات الكم. وبتمويل يبلغ إجماليه حوالي 50 مليون يورو، يهدف المشروع إلى وضع ألمانيا في صدارة المنافسة الدولية للحوسبة الكمومية الضوئية.

مناهج جديدة في البحوث الكمومية

تُعرف أجهزة الكمبيوتر الكمومية بحساسيتها تجاه العيوب، ولهذا السبب توجد مناهج بحثية مختلفة حول العالم. توجد أجهزة الكمبيوتر الكمومية الضوئية الرائدة حاليًا في دول مثل الصين وسنغافورة وفرنسا وكندا. لكن في ألمانيا، يستخدم الفريق بقيادة البروفيسور الدكتورة كريستين سيلبرهورن الخبرة الخاصة في مجال الضوئيات المتكاملة لتحقيق نموذج جديد يسمى "Gaussian Boson Sampler". وهذا يتطلب تطوير العديد من المكونات الجديدة ويظهر مدى تعقيد المشروع وجهده.

نظام PaQS هو نموذج لأخذ عينات البوزون الغاوسي، والذي يقيس مخرجات الشبكة الضوئية التي تخرج منها الفوتونات. وهذا يفتح إمكانيات جديدة تمامًا في أبحاث الحوسبة الكمومية. على عكس النماذج السابقة، تم تصميم PaQS مع التركيز بشكل واضح على تكامل النظام وقابلية البرمجة الكاملة، مما يعني أنه يمكن تنفيذ أي تكوين مرغوب فيه بسهولة.

الوظائف والاستخدامات الممكنة

يعد نظام PaQS أكثر من مجرد جهاز تقني؛ فهو يمثل أداة مرنة لحل المشكلات المعقدة. على سبيل المثال، يمكن أن يكون حاسمًا في دراسة طي البروتين أو حساب الحالات الجزيئية في اكتشاف الأدوية. تتيح برمجة النظام إمكانية دمج التطبيقات المستقبلية، مما يمنح البحث مرونة غير مسبوقة.

أحد العناصر الأساسية لنظام PaQS هو إنشاء حالات مضغوطة، والتي تعمل كموارد كمومية في هذا السياق. تتيح مصادر الضوء الخاصة هذه تحقيق الاستخدام الأمثل لميكانيكا الكم. اعتمدت البروفيسورة سيلبرهورن وفريقها على سنوات خبرتهم العديدة في تطوير أدلة موجية ضوئية لتوليد حالات مضغوطة تدفع الكمبيوتر الكمومي.

بشكل عام، يعد التقدم الذي أحرزه الباحثون في بادربورن خطوة مهمة في الأبحاث الكمية. إن تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية الضوئية التي تستخدم الضوء لإجراء العمليات الحسابية يوفر منظورًا واضحًا تجاه قابلية التوسع وسرعات الساعة العالية. ومن خلال الاستمرار في دراسة فوائد وتحديات الأساليب المختلفة للحوسبة الكمومية، يقترب العلماء كثيرًا من الحفاظ على ألمانيا باعتبارها رائدة في هذا التخصص العلمي. مزيد من المعلومات حول المشروع متاحة هنا للعثور على.

(PD/جامعة بادربورن)