اليابان تشغّل أول حاسوب كمومي متكامل بالذرات المتعادلة وتستهدف 10 آلاف كيوبت بحلول 2031

بدأ باحثون في اليابان تشغيل حاسوب كمومي جديد يحمل اسم "شونكاي"، يعتمد على الذرات المتعادلة بدلاً من الدوائر فائقة التوصيل المستخدمة في كثير من الأنظمة الكمومية الحالية.

ويبدأ النظام عمله بنحو 50 كيوبت، مع خطة لرفع قدرته إلى قرابة 500 كيوبت، بينما يضع الفريق هدفاً طويل الأمد يتمثل في الوصول إلى 10 آلاف كيوبت فعلي بحلول مارس 2031.

ويُعد "شونكاي" أول حاسوب كمومي متكامل من هذا النوع في اليابان، إذ يجمع بين المكونات المادية وأنظمة التحكم والبرمجيات اللازمة لاستقبال أوامر المستخدم وتنفيذ العمليات وإخراج النتائج.

ويقود المشروع كينجي أوموري، أستاذ علوم الجزيئات الضوئية في معهد العلوم الجزيئية، ويخطط الفريق لإتاحة جزء من قدرات النظام أمام باحثين ومستخدمين من خارج المشروع خلال السنوات المقبلة.

ويعتمد "شونكاي" على ذرات متعادلة تُستخدم بوصفها كيوبتات، ويتم احتجازها وترتيبها باستخدام حزم ليزر دقيقة داخل حجرة مفرغة من الهواء.

وتسمح هذه التقنية بالتحكم في الحالات الكمومية للذرات باستخدام الليزر أو الموجات الدقيقة، ثم قراءة النتائج من خلال مراقبة الضوء المنبعث من كل ذرة بواسطة كاميرا.

كما يمكن إعادة ترتيب الذرات وتغيير طريقة تفاعلها أثناء تنفيذ العمليات، وهو ما يمنح الباحثين مرونة أكبر في بناء الروابط الكمومية بين الكيوبتات مقارنة ببعض التصاميم الأخرى.

لكن أحد أكبر التحديات يظل مرتبطاً بهشاشة الكيوبتات، إذ يمكن لأبسط التداخلات البيئية أن تؤدي إلى أخطاء في الحسابات الكمومية، ولهذا يحتل تصحيح الأخطاء موقعاً أساسياً في تطوير النظام.

ويرى الباحثون أن الذرات المتعادلة قد توفر مزايا عند محاولة زيادة عدد الكيوبتات، إلا أن ذلك لا يعني أن مشكلة الأخطاء الكمومية قد حُلت بالفعل، بل ما تزال من أبرز العقبات التي يعمل الفريق على معالجتها.

ويخطط المشروع أيضاً لربط "شونكاي" بمنشأة للحوسبة الفائقة، بهدف إنشاء نظام هجين يجمع بين الحوسبة الكمومية ووحدات معالجة الرسوميات، بحيث تُوزع المهام بين النظامين بحسب طبيعتها.

ويضع هذا المشروع اليابان ضمن السباق العالمي لتطوير حواسيب كمومية أكبر وأكثر استقراراً، مع طموح الوصول إلى نظام واسع النطاق قادر على اكتشاف الأخطاء وتصحيحها وتنفيذ عمليات أكثر تعقيداً خلال السنوات المقبلة.