حقق علماء بريطانيون وأستراليون إنجازًا كبيرًا في مجال الحوسبة الكمومية، حيث طوروا شكلاً فائق النقاء من السيليكون يمكن أن يمهد الطريق لبناء أولى شرائح الحوسبة الكمومية التي تضم مليون كيوبت (وحدة المعلومات الأساسية في الحاسوب الكمومي).
موضوعات مقترحة
وتعتمد الحواسيب الكمومية على وحدات كيوبت بدلاً من البت الموجودة في الحواسيب التقليدية. وتتميز الكيوبتات بأنها قادرة على أن تكون في حالة تراكب، أي أنها يمكن أن تكون في قيمة 0 و1 في نفس الوقت، وهو ما يمنحها القدرة على إجراء حسابات تفوق بكثير إمكانيات أقوى الحواسيب التقليدية الحالية، بحسب موقع space التقني.
ولكن المشكلة الرئيسية التي تعيق تقدم الحوسبة الكمومية هي "حساسية" الكيوبتات، أي سهولة تأثرها بالعوامل الخارجية مثل التغيرات في درجة الحرارة، ما يتطلب تبريدها إلى درجات قريبة من الصفر المطلق.
كما أن بناء حاسوب كمومي قادر على منافسة الحواسيب التقليدية يتطلب وجود ملايين من الكيوبتات العاملة بشكل موثوق فيه، وهو ما لم يتحقق حتى الآن حيث يقتصر أكبر حاسوب كمومي حالي على حوالي 1000 كيوبت.
ويستخدم العلماء حاليًا مواد موصلة فائقة البرودة مثل التنتال والنبيوم لبناء الكيوبتات، لكن هذه المواد مكلفة في التصنيع وتتطلب ظروف تشغيل صعبة.
وفي دراسة جديدة نُشرت في مجلة "Nature Communications Materials"، اقترح العلماء استخدام نوع جديد من السيليكون النقي للغاية لبناء الكيوبتات، وهي المادة الأساسية المستخدمة في صناعة الرقائق الإلكترونية التقليدية.
وتتميز الكيوبتات المصنوعة من مواد أشباه الموصلات مثل السيليكون بأنها أرخص تكلفة في التصنيع وتعمل في درجات حرارة أعلى، كما أنها أصغر حجما، وهو ما يسمح بوضع عدد أكبر منها على شريحة واحدة.
لكن الشوائب الموجودة في السيليكون الطبيعي كانت عقبة رئيسية أمام استخدامها في صناعة الكيوبتات، حيث تؤدي إلى فقدان المعلومات أثناء الحسابات.
وفي الدراسة الجديدة، نجح العلماء في التغلب على هذه العقبة من خلال تطوير طريقة جديدة لمعالجة السيليكون لإزالة ذرات النظائر الثقيلة (Si-29 و Si-30) والحصول على أنقى أشكال السيليكون على الإطلاق، والذي أطلقوا عليه اسم "السيليكون-28" (Si-28).
ويقول الباحثون إن الكيوبتات المصنوعة من السيليكون-28 ستكون أقل عرضة للفشل ويمكن تصنيعها بحجم رأس الدبوس، وهو ما يمهد الطريق لبناء شرائح تحوي مليون كيوبت.
ويضيف الباحثون أن مكونات الحواسيب الكمومية المصنوعة من السيليكون يمكن إنتاجها باستخدام نفس الطرق المستخدمة حاليًا في تصنيع الرقائق الإلكترونية التقليدية، وهو ما يقلل بشكل كبير من تكلفة التصنيع ويسرع عملية بناء حواسيب كمومية أكثر قوة في المستقبل.