الذاكرة الميكانيكية للحوسبة الكمية تخزن المعلومات بالاهتزاز

طور باحثون في المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ نموذجا لحاسوب كمي يخزن المعلومات باستخدام اهتزازات ميكانيكية دقيقة داخل شريحة إلكترونية، ونشرت نتائج الدراسة في دورية Science. وأظهرت التجارب قدرة النموذج على تنفيذ عمليات حسابية كمية، إلى جانب تخزين المعلومات.

أبرز النقاط

• طور باحثون في المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ نموذجا لحاسوب كمي يخزن المعلومات باهتزازات ميكانيكية دقيقة داخل شريحة إلكترونية.
• تستخدم الذاكرة رنانات ميكانيكية تحمل المعلومات الكمية في صورة اهتزازات، بينما تنفذ وحدة معالجة تعتمد على كيوبت فائق التوصيل العمليات الحسابية.
• اختبر الباحثون النظام في تحويل فورييه الكمي وخوارزمية اكتشاف الدورية.
• النظام تجربة مختبرية محدودة، وما زال توسيعه والحفاظ على دقة عملياته وحماية الحالات الكمية من الضوضاء تحديات قائمة.

ويعتمد التصميم على فصل نسبي بين وحدة المعالجة والذاكرة، بما يشبه الفصل الوظيفي بين المعالج والذاكرة المؤقتة في الحواسيب التقليدية، لكن باستخدام مبادئ الفيزياء الكمية. وقد تساعد هذه الطريقة مستقبلا في تطوير حواسيب كمية أصغر وأكثر قدرة على الاحتفاظ بالمعلومات أثناء الحساب، وهي من التحديات المرتبطة بتوسيع هذه التقنية.

أخبار ذات صلة

نوبات الهلع.. طريقة بسيطة للسيطرة عليها والتمييز عن النوبات القلبيةGmail يواجه تهديدا من Remus Stealer.. برمجية تسرق الرسائل وتتجسس

آلية الذاكرة الميكانيكية

استخدمت الباحثة Yiwen Chu وزملاؤها مكونات مجهرية تعرف باسم الرنانات الميكانيكية، وتستطيع الاهتزاز وفق أنماط محددة تحمل المعلومات الكمية. وبدلا من الاعتماد على وسائل التخزين الكهرومغناطيسية المستخدمة في كثير من التجارب الحالية، تحفظ هذه المكونات المعلومات في صورة اهتزازات.

وتتولى وحدة معالجة تعتمد على كيوبت فائق التوصيل تنفيذ العمليات المطلوبة. وعندما يحتاج المعالج إلى معلومة محفوظة، يتفاعل مع الرنان الميكانيكي لاستعادتها أو تعديلها، ثم يعيدها إلى الذاكرة، ما يتيح فصل وظيفة التخزين عن المعالجة داخل النموذج.

اختبارات حسابية كمية

اختبر الفريق النظام بتنفيذ عمليات حسابية تشمل تحويل فورييه الكمي وخوارزمية اكتشاف الدورية. وتستخدم العمليتان في تطوير خوارزميات الحوسبة الكمية، وأظهرت النتائج إمكان تنفيذهما بالاعتماد على الذاكرة الميكانيكية، وليس الاكتفاء بحفظ المعلومات واسترجاعها.

وجاءت الدراسة، وفق تقرير نشره موقع ScienceDaily، لتعرض نتائج تجربة مختبرية على نموذج محدود. لذلك لا يمثل النظام حتى الآن حاسوبا كميا تجاريا، بل تصميما تجريبيا اختبر الباحثون من خلاله طريقة التخزين وأداء بعض العمليات الحسابية.

تحديات تطوير النظام

يرتبط الانتقال إلى استخدام أوسع للتصميم بضرورة اختبار قدرته على العمل مع زيادة عدد مكوناته. كما يحتاج الباحثون إلى الحفاظ على دقة العمليات الحسابية عند توسيع النظام، وهي من الجوانب التي لم تحسمها التجارب المحدودة.

ويواجه التصميم كذلك تحدي حماية الحالات الكمية من التأثر بالضوضاء والاضطرابات. وتشكل هذه المسائل خطوات مطلوبة قبل تقييم إمكان الاستفادة من الرنانات الميكانيكية في حواسيب كمية أصغر وأكثر قدرة على الاحتفاظ بالمعلومات خلال تنفيذ العمليات.

ماذا يعني هذا الخبر؟

لا يعني هذا التطور توافر حاسوب كمي للاستخدام التجاري، فالنظام ما زال نموذجا تجريبيا محدودا. وقد تساعد طريقة التخزين مستقبلا في تطوير حواسيب كمية أصغر وأكثر قدرة على الاحتفاظ بالمعلومات أثناء الحساب، لكنها تحتاج إلى مزيد من الاختبارات.

أسئلة وأجوبة

كيف يخزن النموذج المعلومات؟

يخزنها في صورة اهتزازات داخل رنانات ميكانيكية مجهرية.

ما العمليات التي اختبرها الباحثون؟

اختبروا تحويل فورييه الكمي وخوارزمية اكتشاف الدورية.

هل النظام حاسوب كمي تجاري؟

لا، بل تصميم تجريبي اختبره الباحثون في المختبر.