علماء في أستراليا طوروا أكبر محاكي كمي حتى الآن، باستخدام 15,000 كيوبيت لنمذجة مواد كمية غريبة. هذا الجهاز، المعروف باسم Quantum Twins، يمكن أن يساعد في تحسين الموصلات الفائقة وغيرها من المواد المتقدمة. تم بناؤه بتضمين ذرات الفوسفور في رقائق السيليكون، مما يوفر تحكمًا غير مسبوق في خصائص الإلكترونات.
كشفت ميشيل سيمونز وفريقها في Silicon Quantum Computing في أستراليا عن Quantum Twins، وهو محاكي كمي يتكون من 15,000 كيوبيت مرتبة في شبكة مربعة. هذا يمثل أكبر جهاز من نوعه حتى الآن، متجاوزًا المصفوفات السابقة المصنوعة من آلاف الذرات الباردة جدًا. بتضمين ذرات الفوسفور في رقائق السيليكون، حول الباحثون كل ذرة إلى كيوبيت، مما يسمح بترتيبات دقيقة تحاكي الهياكل الذرية في المواد الحقيقية. يمكن للمحاكي التحكم التفصيلي في خصائص الإلكترونات، مثل صعوبة إضافة إلكترون إلى نقطة في الشبكة أو تمكين 'قفز' الإلكترونات بين النقاط. هذه القدرة أساسية لفهم تدفق الكهرباء في المواد. قالت سيمونز: «الحجم والقدرة على التحكم التي حققناها بهذه المحاكيات يعني أننا الآن جاهزون لمواجهة بعض المشكلات الشيقة جدًا». وأضافت: «نحن نصمم موادًا جديدة بطرق لم يُفكر فيها من قبل من خلال بناء نظائرها حرفيًا ذرة بذرة». في الاختبارات، حقق الفريق محاكاة لانتقال بين السلوكيات المعدنية والعازلة في نموذج رياضي لكيفية تأثير الشوائب على التيارات الكهربائية. كما قاسوا معامل هول النظام عبر درجات الحرارة، كاشفين استجابات للحقول المغناطيسية. تواجه الحواسيب التقليدية صعوبة في الأنظمة ثنائية الأبعاد الكبيرة والتفاعلات الإلكترونية المعقدة، لكن Quantum Twins يظهر إمكانيات هنا. في المستقبل، يمكن للجهاز استكشاف الموصلات الفائقة غير التقليدية، التي تعمل تحت ظروف أقل صرامة من التقليدية لكنها تحتاج إلى رؤى مجهرية أعمق لتطبيقات درجة حرارة الغرفة. قد يحقق أيضًا في واجهات معدن-جزيء ذات صلة بتطوير الأدوية والتمثيل الضوئي الصناعي. النتائج منشورة في Nature (DOI: 10.1038/s41586-025-10053-7).