حواسيب كمية من السيليكون النقي

أجهزة الحاسوب الكمية تقترب أكثر من الواقع بفضل السيليكون المخصب عالي النقاء.

7 يونيو 2012 – حاسوب الكم هو الآلة المستقبلية التي ستعمل بسرعة لا يتصورها العقل ، حتى أسرع من أجهزة الحاسوب الخارقة في العالم.

يقدم البحث الذي كلف به الفيزيائي “مايك ثوولت” من جامعة “سايمون فريزر” ، خطوة جديدة لجعل الحوسبة الكمومية واقعا، من خلال الخصائص الفريدة للسيليكون العالي التخصيب والنقاوة.

ان أجهزة الحاسوب الكمية موجودة الآن بكثرة في مفاهيم الفيزيائيين والابحاث النظرية. ولكن ليس باستطاعة أحد حتى الآن ان يبني عملياً واحدا منها – أو يعرف حقاً كيفية بنائه .

مثل هذه الأجهزة سوف تسخر قوى الذرات والجسيمات ما دون الذرية (الأيونات، الفوتونات والإلكترونات) ، لأداء مهام الذاكرة والمعالجة ، بفضل الخصائص الغريبة دون الذرية.

ما وجده”ذيوولت” وزملاؤه في جامعة “أوكسفورد” وفي “ألمانيا” هو أن السيليكون المميز يسمح بحصول العمليات، ومراقبتها في حالة صلبة ، كان العلماء يعتقدون انها تتطلب فراغا شبه مثاليا.

باستخدام هذا العنصر “28Si ” استطاع العلماء تمديد الوقت الذي يمكّنهم من التلاعب بالعمليات، مراقبتها وايضا قياسها ، لغاية ثلاث دقائق – كان الوقت سابقا بضع ثوان .

يقول ثيوولت: “حتى الآن انه رقم قياسي في أنظمة الحالة الصلبة”، ويضيف: “لو سألت الناس منذ بضعة سنوات عما إذا كان ذلك ممكنا، لاجابوا بالنفي. انها تفتح طرقا جديدة لاستخدام أشباه الموصلات ذوات الحالة الصلبة مثل السيليكون كقاعدة للحوسبة الكمومية.

“يمكنك البدء بفعل أشياء اعتقَدَ الناس انه لا يمكن فعلها الا في الفراغ. ما وجدناه والذي لم يكن متوقعا، هو تلك الخطوط الطيفية الحادة (الصفات البصرية) الموجودة في عنصر “سيلسكون 28” الذي كان يتم اختباره. انها نقية جدا ، الى حد الكمال. ليس هناك مواد أخرى مثلها “. وأشار : “لكن لا يزال امام العالم طريق طويل الى أجهزة حاسوب الكم العملية. الحوسبة الكمومية هي مبدأ يتحدى كل ما نعرفه أو نفهمه حول أجهزة الحاسوب الحالية. ان سطح المكتب أو الحاسوب المحمول يعالج “بيتات” (جمع بِت) من المعلومات. “بِت” هو الوحدة الأساسية للمعلومات، يراها جهاز الحاسوب كقيمة إما “1” أو “0”.

أن الفقرة الأخيرة ، عندما تكتب في Word، تتضمن 149 حرفا بما في ذلك المسافات. في جهاز الحاسوب المنزلي، تتم معالجة تلك الفقرة البسيطة كسلسلة “string” مؤلفة من 1448 بِت, ال”بت” يساوي “1” او “0”.

ولكن في حاسوب الكم، فان “بت الكم” (المعروف أيضا باسم “كيوبت” qubit ) يمكن أن يكون على حد سواء “1” و “0” – و ايضاً جميع القيم ما بين 0 و 1 – في نفس الوقت.

يقول “ذيوولت”: ان ال “بت” الكلاسيكي 1 او 0 يمكن التفكير فيه باعتباره شخصا موجوداً سواء في القطب الشمالي أو في القطب الجنوبي، في حين أن qubit يمكن أن يكون في أي مكان على سطح الكرة الأرضية – تحدد وضعيته الفعلية بخاصيتين مماثلتين لخطوط الطول والعرض”.

اذا صنع جهاز حاسوب كمي عملي لديه ما يكفي من الكيوبتس qubits ، سيكون بإمكانه أن ينهي خلال دقائق العمليات الحسابية التي من شأنها أن تستغرق سنوات مع أجهزة الحاسوب الخارقة الحالية ، وربما ملايين السنين مع الحاسوب المحمول.

هذا العمل الذي يقوم به ذيوولت وزملائه الباحثين ، يفتح سبيلاً آخر من البحث والتطبيقات التي قد تؤدي، مع الوقت، إلى تحقيق انجازات خارقة في الحوسبة الكمومية.

ترجمة: إليو خوري

المصدر:
http://www.sciencedaily.com/releases/2012/06/120607154138.htm