ثورة في الحوسبة الكمومية: الباحثون يكتشفون مواد جديدة!

ثورة في الحوسبة الكمومية: الباحثون يكتشفون مواد جديدة!

في السنوات الأخيرة، برزت الحوسبة الكمومية باعتبارها واحدة من أكثر مجالات البحث الواعدة التي يمكن أن تحدث ثورة في معالجة المعلومات. في قلب هذه التكنولوجيا توجد البتات الكمومية، المعروفة أيضًا باسم الكيوبتات، والتي يمكنها اتخاذ عدة حالات في نفس الوقت بفضل قدرتها على التراكب. في حين أن أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية تخزن المعلومات في وحدات البت التي تمثل الحالات 0 أو 1 فقط، فإن الكيوبتات يمكن أن تكون في حالة تراكب وبالتالي تزيد بشكل كبير من قوة الحوسبة. [uni-kiel.de] أفاد أن اثنين من الكيوبتات قادران على تمثيل المجموعات الأربع في وقت واحد (00، 01، 10، 11).

أحد التحديات الرئيسية في الحوسبة الكمومية هو فك الترابط، وهي عملية تؤثر على استقرار هذه التراكبات الكمومية. يوضح الأستاذ الدكتور ناهد طالبي من جامعة كريستيان ألبريشتس في كيل أن التبريد لتقليل الاضطرابات مفيد، ولكنه معقد ومكلف. تركز الأبحاث الحالية على مواد جديدة يمكنها تمكين البتات الكمومية المستقرة عند درجات حرارة أعلى.

نيتريد البورون السداسي كمادة جديدة

تبحث دراسة جديدة نُشرت في 8 مارس 2025 في مجلة Nature Communications في نيتريد البورون السداسي (hBN) كمواد واعدة لتطبيقات المعلومات الكمومية. يمكن لمراكز الألوان في نيتريد البورون أن تبعث الضوء وتعمل ككيوبتات. ومع ذلك، فإن تماسك مراكز الألوان هذه غير مستقر. تحمل الورقة البحثية، التي تم تقديمها في 14 يناير 2025 وتمت مراجعتها في 10 فبراير 2025، عنوان "زمن فك الترابط لدوران الحالة الأرضية لمراكز $V_{B}$ في نيتريد البورون السداسي" وقد قامت بتأليفها فاطمة تاريخي تابش ومؤلفيها المشاركين. أظهرت النتائج أن زمن تماسك صدى هان لدوران الإلكترون $V_{B}$ في درجة حرارة الغرفة يبلغ حوالي 30 ميكروثانية، وهو ما يمثل تقدمًا في فهم فك ترابط العيوب في hBN، ويضع الأساس للتطبيقات العملية في تقنيات الكم. [arxiv.org]

الجانب الآخر ذو الصلة بهذا البحث هو الطريقة الجديدة التي تجعل من الممكن جلب العيوب في نيتريد البورون على وجه التحديد إلى حالة التراكب وقراءتها بشكل فردي. هنا، يتم استخدام مصدر فوتون يحركه الإلكترون لتوليد ومضات من الضوء تؤدي إلى حدوث عيوب في حالة التراكب. تستمر ومضات الضوء هذه لمدة فمتوثانية ونصف، لذا فهي كافية لتحقيق حالات التراكب المطلوبة.

الآفاق المستقبلية والتطبيقات

تمتد إمكانات الحوسبة الكمومية إلى ما هو أبعد من الأبحاث الأساسية. [das-wissen.de] يوضح أن التقدم في هذا المجال يمكن أن يوفر حلولاً لمشاكل معقدة بعيدة عن متناول أجهزة الكمبيوتر التقليدية. يمكن أن تشمل التطبيقات التشفير وعلوم المواد والمستحضرات الصيدلانية ومشكلات التحسين المعقدة. ويمثل التشابك الكمي، الذي يسمح للبتات الكمومية بتغيير حالتها بغض النظر عن المسافة المادية، ميزة أخرى مهمة.

وقد حققت شركات مثل جوجل، وآي بي إم، وهانيويل بالفعل تقدمًا كبيرًا، مما جعل أجهزة الكمبيوتر الكمومية متاحة عبر المنصات السحابية. ومع ذلك، لتحقيق الفوائد المحتملة الكاملة لهذه التكنولوجيا، من الضروري التعاون متعدد التخصصات والاستثمار في البحث والتطوير. يظل التحدي المتمثل في ضمان استقرار الكيوبتات قضية مركزية ستشكل التطوير الإضافي للحوسبة الكمومية.