إن أجهزة الكمبيوتر الكمومية المعتمدة على الذرة تلحق بالركب في السباق نحو تحقيق الفائدة

أصبح السباق لبناء أول كمبيوتر كمي مفيد حقًا أكثر إثارة. لقد اجتاز الكمبيوتر الكمي المصنوع من ذرات شديدة البرودة الآن بعضًا من أهم المعالم نحو تحقيق الفائدة، لينضم إلى مجموعة صغيرة من الآلات الواعدة التي تتمتع بقدرات مماثلة.

ورغم وجود اتفاق واسع النطاق على أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية القوية بالقدر الكافي من شأنها أن تحول قدرتنا على اكتشاف مواد وأدوية جديدة، وكسر التشفير الذي يقوم عليه الإنترنت، إلا أن هناك العديد من الأفكار المتنافسة حول أفضل السبل لبناء هذه الحواسيب. لقد أمضت الشركات الأساسية في الصناعة، مثل جوجل وآي بي إم، عقدًا من الزمن في بناء أجهزة الكمبيوتر الكمومية من دوائر صغيرة فائقة التوصيل، وهذا النهج هو المرشح الأوفر حظًا حاليًا.

لكن النهج البديل الذي يستخدم ذرات شديدة البرودة محايدة كهربائيًا قد اكتسب اهتمامًا مؤخرًا. قام بن بلوم من شركة Atom Computing وزملاؤه ببناء ما يسمى بالكمبيوتر الكمي ذو الذرة المحايدة، والذي يمكنه التقاط أخطاءه وتصحيحها بشكل متكرر، وهو مطلب حاسم لكي يصبح مفيدًا.

ويقول: “هذه علامة اختيار كبيرة لما يمكنك القيام به في نظام الذرة المحايدة”. “الاختلافات بين [experiments] لقد كنا نفعل من قبل تغييرات كبيرة، ولكن الآن، يتعلق الأمر فقط ببنائها بشكل أفضل وأسرع وأرخص.

ركز الباحثون على تصحيح الخطأ، أو قدرة الكمبيوتر الكمي على التعرف عليه مما أدى إلى حدوث خطأ حسابي وتجاهل الحساب وإعادة تشغيله. من المعروف أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية معرضة للخطأ، لذا فإن إصلاحها يعد أحد أكبر العقبات التي تحول دون فائدتها.

يتضمن تصحيح الأخطاء نشر المعلومات عبر العديد من بتات الحوسبة الكمومية، والتي تسمى الكيوبتات. يتم بعد ذلك استخدام بعض هذه البتات الكمومية كنظام تنبيه عند حدوث خطأ، بحيث يمكن إصلاحه.

أظهر فريق Atom Computing أنه بإمكانهم زيادة حجم مجموعات الكيوبت لتصحيح الأخطاء، من مجموعات مكونة من 16 إلى مجموعات مكونة من 32، دون إدخال أي أخطاء إضافية. في الواقع، كانت معدلات الخطأ أقل بالنسبة لمجموعة الكيوبتات الأكبر حجمًا. وهذا أمر مهم لأن زيادة عدد الكيوبتات في الكمبيوتر الكمي هو ما يجعله أكثر قوة في النهاية.

في عام 2023، قام الباحثون في جوجل في نفس الوقت بزيادة عدد الكيوبتات وخفض معدل الخطأ في كمبيوتر كمي فائق التوصيل، كما فعل فريق من جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين في عام 2025. وفي عام 2025 أيضًا، أظهر فريق من الباحثين في جامعة هارفارد الشيء نفسه بالنسبة لجهاز كمبيوتر كمي آخر محايد الذرة. يقول بلوم إن ما يميز التجربة الجديدة هو أن الفريق يمكنه إبقاء الكمبيوتر الكمي قيد التشغيل والتحقق من الأخطاء، والنظر في الكيوبتات الخاصة بنظام التنبيه، حتى 90 مرة على التوالي. يقول: “كان الهدف دائمًا… إجراء تصحيح للأخطاء إلى ما لا نهاية”.

سيتطلب حل المشكلات ذات الصلة بالصناعة عددًا كبيرًا من الكيوبتات والحسابات التي يمكنها الاستمرار بشكل موثوق، ويرى فريق Atom Computing أن العمل الجديد يبرهن على القدرة على القيام بالأمرين معًا. يقول جيف طومسون من جامعة برينستون: “هذه الدراسة هي الأولى التي تجمع كل الإمكانات اللازمة لبناء حاسوب كمي حقيقي ذي ذرة محايدة في تجربة واحدة”. ويقول إن هذا يتطلب جولة تجريبية قوية، ولكن لا يزال هناك مجال للتحسين في معدلات الخطأ الإجمالية وسرعة الحساب.

يقول مارك سافمان من جامعة ويسكونسن ماديسون إن هذه خطوة أخرى نحو بناء كمبيوتر كمي ذي ذرة محايدة يمكن تشغيله بشكل مستمر، على غرار الطريقة التي يمكن بها لأجهزة الكمبيوتر التقليدية الاستمرار في العمل. ومع ذلك، يقول سافمان إنه مع استمرار الكمبيوتر الكمي في العمل خلال تلك الجولات التسعين من التحقق من الخطأ، تراكمت بعض الأخطاء الإضافية بعد كل شيء، مما ينتقص من وعده بالفائدة.

ويقول بلوم إنه وزملاؤه يعملون بالفعل على معالجة بعض الأخطاء، وهو واثق من قدرة الفريق على تحسين أداء الكمبيوتر الكمي بشكل مستمر. ومن وجهة نظره، إلى جانب عمل مجموعات بحثية أخرى، فإن العمل الجديد يضع أجهزة الكمبيوتر الكمومية ذات الذرة المحايدة كمنافس هائل للأساليب الأخرى، بما في ذلك الكيوبتات فائقة التوصيل.

يقول بلوم: “ما يعرضه هذا العمل هو أن الكثير من الآليات الفيزيائية التي تمنع الذرات المحايدة من أن تكون رائعة مثل الكيوبتات فائقة التوصيل، بدأت تختفي”. طومسون لديه وجهة نظر مماثلة. ويقول: “أتوقع أن يتبع ذلك تقدم سريع… عبر الصناعة”.