تكنولوجيا المستقبل: الموصلية الفائقة تُحدث ثورة في أجهزة الكمبيوتر الكمومية!

تكنولوجيا المستقبل: الموصلية الفائقة تُحدث ثورة في أجهزة الكمبيوتر الكمومية!

لقد أثبت المؤتمر الدولي للإلكترونيات فائقة التوصيل (ISEC) نفسه كمنصة مهمة للبحث في المواد فائقة التوصيل. يعقد هذا المؤتمر كل عامين في بلدان مختلفة، وكانت آخر مرة استضافته ألمانيا في عام 1997. وأكد رئيس الجامعة كاي أوي ساتلر من جامعة TU إلميناو على الدور الأساسي لهذا البحث في مجال الرقمنة والتقنيات كثيفة الاستهلاك للطاقة. المواد فائقة التوصيل قادرة على توصيل الكهرباء دون خسارة، مما يوفر إمكانيات ثورية لأجهزة الكمبيوتر الكمومية وأشباه الموصلات الموفرة للطاقة.

وترتبط هذه التطورات بشكل خاص بتقليل احتياجات الطاقة لمراكز البيانات، والتي تلعب دورًا رئيسيًا في تقديم الخدمات السحابية وإنترنت الأشياء (IoT). مع المستوى الحالي للتكنولوجيا، وصلت أجهزة الكمبيوتر التقليدية إلى حدودها بسبب بنيتها القديمة. ولمواجهة هذه التحديات، سيقدم البروفيسور هانز توبفر نهجًا جديدًا للحفاظ على الطاقة يجمع بين الحوسبة العصبية والموصلية الفائقة.

الحوسبة العصبية كتقنية رئيسية

يحاكي مفهوم الحوسبة العصبية معالجة المعلومات في الدماغ البشري. في شبكة جوزيفسون ذات الشكل العصبي، يتم توصيل اتصالات جوزيفسون فائقة التوصيل بطريقة تحاكي وظيفة الخلايا العصبية البيولوجية. يتم نقل المعلومات من خلال نبضات قصيرة، تشبه الإشارات العصبية في الجهاز العصبي. وهذا يؤدي إلى استهلاك كبير للطاقة. يمكن أن تتطلب كل بتة حاسوبية طاقة أقل بما يصل إلى مليار مرة من التقنيات السابقة.

الهدف من هذا البحث ليس فقط تطوير تقنيات مبتكرة، ولكن أيضًا تحسين استخدامها في مراكز البيانات والنقل والصناعة. وهذا يساعد على تقليل البصمة الكربونية لتكنولوجيا المعلومات، وهو أمر ذو أهمية ملحة في عالم اليوم. هناك أيضًا رؤى قيمة من الدراسات التي تتناول أيضًا الكفاءة النشطة لأجهزة الكمبيوتر العصبية، كما هو الحال في منشورات Li et al. (2020) وتشانغ وآخرون. (2020)، حيث يتم دراسة الشبكات العصبية الفعالة وبنيات الحوسبة المستوحاة من الأعصاب.

النهج الأوروبي للابتكار

بالتوازي مع النتائج التي توصل إليها ISEC، يجري أيضًا تطوير OpenSuperQplus100، وهو مشروع يعتمد على أجهزة الكمبيوتر الكمومية فائقة التوصيل، في أوروبا. يعد هذا المشروع جزءًا من أجندة البحث الإستراتيجية للاتحاد الأوروبي في مجال تكنولوجيا الكم ويهدف إلى تطوير أنظمة وتقنيات لإنتاج رقائق كمومية عالية الجودة. سيؤدي ذلك إلى إنشاء منصة تصميم وتصنيع للرقائق الكمومية، بما في ذلك التكامل في وحدات متعددة الرقائق وتحديد عمليات التصنيع لرقائق الكيوبت.

تشارك Fraunhofer EMFT بنشاط في تطوير عمليات جديدة لإنتاج رقائق الكيوبت في الخط التجريبي. والهدف النهائي هو إنتاج هذه الرقائق على نطاق صناعي للتطبيقات التجارية والطريق إلى مزيد من التقدم، مع الخطوة التالية التي تهدف إلى إنتاج شرائح تصل إلى 1000 كيوبت. وتشمل تطبيقات هذه التكنولوجيا المحاكاة الكمومية في الصناعة الكيميائية وعلوم المواد، بالإضافة إلى مشاكل التحسين والتعلم الآلي.

بشكل عام، تُظهر هذه التطورات مدى الارتباط الوثيق بين موضوعات الإلكترونيات فائقة التوصيل والحوسبة العصبية وما هي التوقعات العالية للأبحاث على مختلف المستويات بالنسبة للتكنولوجيا المستقبلية. إن التقدم في تكنولوجيا الموصلية الفائقة لا يمكن أن يحدث ثورة في الكفاءة في تكنولوجيا البيانات فحسب، بل يؤدي أيضًا إلى تحسينات في كفاءة الطاقة على نطاق عالمي.