طور علماء في Atom Computing طريقة لإعادة استخدام كيوبيت تتبع الأخطاء في الحواسيب الكمومية المصنوعة من ذرات باردة، مع إعادة تدويرها حتى 41 مرة دون أخطاء. يهدف هذا النهج إلى جعل الحسابات الكمومية أكثر موثوقية وكفاءة من خلال تقليل الحاجة إلى أعداد هائلة من الكيوبيت. تعالج التقنية تحديًا رئيسيًا في توسيع نطاق التكنولوجيا الكمومية.
تتوسع الحواسيب الكمومية التي تستخدم كيوبيت من ذرات باردة للغاية بسرعة، لكن معدلات الأخطاء حاليًا تعيق استخدامها العملي. للتغلب على ذلك، أنشأ باحثون بقيادة Matt Norcia في Atom Computing، وهي شركة أمريكية، نظامًا يعيد استخدام أو استبدال كيوبيت الأنسيلة، التي تراقب الأخطاء أثناء الحسابات.
في إعدادها، تكون الكيوبيت ذرات إيتربيوم مبردة قرب الصفر المطلق باستخدام الليزر ونبضات كهرومغناطيسية. يتم التحكم فيها بـ'ملاقط بصرية' في ثلاث مناطق: واحدة تحتوي على 128 ملقطًا للحسابات البيانية، وأخرى بـ80 لقياس الأخطاء وتبديل الكيوبيت التالفة، ومنطقة تخزين لـ75 كيوبيت جديد. سمح ذلك للفريق بإعادة تدوير كيوبيت الأنسيلة 41 مرة متتالية.
“أي حساب مفيد من المحتمل أن يكون حسابًا طويلًا جدًا، لذا يجب عليك إجراء العديد من جولات القياس. مثاليًا، تريد أن تتمكن من إعادة استخدام الكيوبيت خلال جولات متعددة حتى لا تضطر إلى توفير المزيد من الكيوبيت في النظام”، شرح Norcia.
شملت التحديات منع ضوء الليزر المتشتت من إزعاج الكيوبيت، مما يتطلب تحكمًا دقيقًا في الليزر وتعديل كيوبيت البيانات لتجنب التداخل. أكد Yuval Boger في QuEra على الأهمية: “إعادة استخدام الأنسيلة أمر أساسي لتقدم الحوسبة الكمومية”. بدونها، حتى الحسابات البسيطة ستتطلب ملايين أو مليارات الكيوبيت، وهو ما لا يدعمه العتاد الحالي.
تظهر تقنيات مشابهة في أماكن أخرى: حافظ فريق من Harvard وMIT على حاسوب كمومي من 3000 ذرة روبيديوم لساعات، وآلة Helios القائمة على الأيونات من Quantinuum تعيد أيضًا استخدام الكيوبيت. لاحظ Norcia أن مجتمع الذرات المحايدة يدرك الحاجة إلى إعادة تعيين وإعادة تحميل الذرات أثناء الحسابات.
يُفصل العمل في Physical Review X (DOI: 10.1103/v7ny-fg31).