ثورة كمومية في صناعة الرقائق: أستراليا تكشف عن أول أشباه موصلات مصممة بتقنيات الذكاء الكمومي

أعلن باحثون من منظمة الكومنولث للبحوث العلمية والصناعية (CSIRO) عن إنجاز علمي غير مسبوق يتمثل في تصميم أول أشباه موصلات في العالم باستخدام تقنيات التعلم الآلي الكمومي (QML)، في خطوة قد تعيد تشكيل مستقبل صناعة الأجهزة الإلكترونية.

التقنية الجديدة، التي تمثل قفزة عن تقنيات الذكاء الاصطناعي الكلاسيكية (CML)، تسمح بتحسينات هائلة في دقة التصميم وكفاءة التصنيع، عبر نمذجة معقدة لعوامل كانت تُشكل تحدياً في السابق، أبرزها المقاومة الأومية، التي تؤثر بشكل مباشر على أداء التوصيل بين الموصلات والمعادن في الرقائق الدقيقة.

قاد الفريق الباحث محمد عثمان، رئيس قسم أنظمة الكم في CSIRO، دراسة تناولت 159 عينة من ترانزستورات GaN HEMT، التي تتميز بقدرتها العالية مقارنة بالرقائق المصنوعة من السيليكون. وبعد معالجة البيانات وتبسيطها من 37 إلى 5 معايير رئيسية، طوّر الفريق نموذجاً جديداً يدعى QKAR (محول الانحدار الكمومي المحاذي للنواة)، يعمل بخمسة كيوبتات فقط.

ورغم بساطته، تمكن النموذج الكمومي من التفوق على 7 خوارزميات تقليدية مستخدمة حالياً في تصميم الرقائق، ما يثبت قدرة النماذج الكمومية على التعرف على الأنماط الدقيقة والمعقدة التي تعجز النماذج الكلاسيكية عن التقاطها، خاصة في حالة البيانات الصغيرة أو المعقدة.

وتم التحقق من دقة النموذج من خلال تصنيع أجهزة GaN جديدة بناءً على نتائج النموذج الكمومي، وأظهرت هذه الأجهزة أداءً محسّناً بالفعل، مما يعزز فرص استخدام التقنية على نطاق صناعي واسع دون الحاجة إلى أجهزة كمومية متقدمة ومعقدة.

البحث، الذي نُشر في مجلة Advanced Science، يُعد خطوة فارقة في مجال تصميم أشباه الموصلات، ويمهد الطريق أمام ثورة كمومية قادمة في صناعة الإلكترونيات الدقيقة.