استخدم باحثون في شركة الحوسبة الكمية Quantinuum آلتهم الجديدة Helios-1 لتشغيل أكبر محاكاة كمية حتى الآن لنموذج Fermi-Hubbard، وهو إطار مركزي لفهم التوصيل الفائق. شمل التجربة 36 فيرميونًا وأظهرت اقتران الجسيمات الذي أثارته نبضة ليزر. يبرز هذا التقدم إمكانيات الحواسيب الكمية في علوم المواد، على الرغم من استمرار التحديات.
الموصلات الفائقة، التي تنقل الكهرباء بكفاءة مثالية، تعمل حاليًا فقط عند درجات حرارة منخفضة جدًا، مما يحد من استخدامها العملي. سعى الفيزيائيون منذ زمن طويل إلى طرق لتمكين التوصيل الفائق عند درجة حرارة الغرفة، وغالباً ما يلجأون إلى نموذج Fermi-Hubbard —إطار رياضي يعود إلى الستينيات— للحصول على رؤى. كما يشير Henrik Dreyer من Quantinuum، هذا النموذج هو "واحد من أهم النماذج في جميع فيزياء المادة المكثفة".
يمكن للحواسيب التقليدية محاكاة النموذج بفعالية على نطاق صغير لكنها تفشل مع عينات أكبر أو تغييرات ديناميكية عبر الزمن. لمعالجة ذلك، استخدم Dreyer وزملاؤه Helios-1، وهي حاسوب كمي يحتوي على 98 كيوبيت مصنوعة من أيونات الباريوم، يتم التحكم فيها عبر الليزر والحقول الكهرومغناطيسية. في تجربتهم، حاكوا 36 فيرميونًا —جسيمات مركزية في الموصلات الفائقة— وبدأوا الاقتران بتطبيق نبضة ليزر على الكيوبيت. كشفت القياسات عن علامات هذا الاقتران، مسجلة عملية ديناميكية تحدي للطرق الكلاسيكية خارج عدد قليل من الجسيمات.
استغرقت المحاكاة بضع ساعات على Helios-1، بينما أنتجت الطرق الكلاسيكية نتائج غير موثوقة أو أوقات طويلة غير محددة. "بالنسبة للطرق التي جربناها، كان من المستحيل الحصول على نفس النتائج بشكل موثوق، كنا ننظر إلى بضع ساعات على حاسوب كمي وعلامة استفهام كبيرة على الجانب الكلاسيكي"، قال Dreyer. تعتمد موثوقية Helios-1 على كيوبيتها، التي في الاختبارات حافظت على 94 كيوبيت مقاوم للأخطاء مرتبطة بالتشابك الكمي —رقم قياسي في المجال.
يثني الخبراء على العمل لكنهم يحثون على الحذر. يصف Eduardo Ibarra García Padilla في كلية Harvey Mudd النتائج بأنها واعدة لكنها بحاجة إلى مقارنة مع أفضل المحاكيات الكلاسيكية. يرى Steve White في جامعة كاليفورنيا، إيرفاين، أدوات الكم كمكملة محتملة لدراسة سلوكيات المواد الديناميكية، على الرغم من استمرار العوائق في المراحل المبكرة. "إنهم في طريقهم ليصبحوا أدوات محاكاة مفيدة في فيزياء المادة المكثفة"، قال White، "لكنهم لا يزالون في المراحل المبكرة".
الدراسة، المفصلة في arXiv (DOI: 10.48550/arXiv.2511.02125)، تمثل تقدمًا نحو مزايا كمية في فك رموز التوصيل الفائق.