يستمر الارتباك الكمومي مع Qubits
تعمل قط Schrödinger على خدش رأسها على Qubit “الطوبولوجي” الذي يسبب ضجة في الحوسبة الكمومية. يجب أن نكون أيضًا
بواسطة”http://www.scientificamerican.com/author/dan-vergano/”> دان فيرغانو حرره”http://www.scientificamerican.com/author/megha-satyanarayana/”> ميغا ساتيانارايانا
صور Phatrapong/Getty
تطفو فوق عالم الحوسبة – والمستثمرين”https://www.fool.com/investing/2025/01/24/wall-street-analysts-say-this-quantum-computing-st/”> من يحبها- تبرز فكرة أن الفيزياء الكمومية ستغير كل شيء قريبًا.”https://www.scientificamerican.com/article/how-to-fix-quantum-computing-bugs/”> أجهزة الكمبيوتر الكم سوف يصمم لنا أدوية جديدة ، بطاريات جديدة ، وأكثر من ذلك. وبعد ذلك سوف يكسرون”https://www.scientificamerican.com/article/tomorrows-quantum-computers-threaten-todays-secrets-heres-how-to-protect-them-2/”> بروتوكولات التشفير القياسية، تسرب بيانات بطاقة الائتمان الخاصة بنا قبل أن نتمكن من شراء أي من هذه العجائب.
لا يمكنك التأرجح في وقت واحد”https://www.scientificamerican.com/article/physicists-create-biggest-ever-schroedingers-cat/”> قطة ميتة وعلى قيد الحياة دون أن نضرب ادعاء آخر بأننا على وشك أن نستسخن جزء الحوسبة الكمومية السحرية – Qubit – أن الفيزيائي ريتشارد فاينمان قد تحدى علماء الكمبيوتر تقريبًا لتقديمه تقريبًا”https://www.eejournal.com/article/richard-feynman-and-quantum-computing/”> 45 سنة.
المشكلة هي أن الفيزياء اللازمة له “”https://www.microsoft.com/en-us/research/blog/celebrating-richard-feynman-at-tedxcaltech/”> آلة من نوع مختلف”هذا يستفيد من”https://www.scientificamerican.com/article/quantum-physics-isnt-as-weird-as-you-think-its-weirder/”> Quantum Physics ‘tantalizing يتطلب الغرابة”https://www.scientificamerican.com/article/this-twist-on-schroedingers-cat-paradox-has-major-implications-for-quantum-theory/”> الفيزياء الصعبة حقا. سواء أكان Microsoft أو Amazon أو أي شخص آخر يتدفق في النشرات الصحفية قد حقق هذا ، ومع ذلك ، لا يزال غامض.
على دعم الصحافة العلمية
إذا كنت تستمتع بهذا المقال ، ففكر في دعم الصحافة الحائزة على جوائز”http://www.scientificamerican.com/getsciam/”> الاشتراك. من خلال شراء اشتراك ، تساعد على ضمان مستقبل القصص المؤثرة حول الاكتشافات والأفكار التي تشكل عالمنا اليوم.
في الوقت الحالي ، يبدو أن بياناتك المشفرة آمنة (ISH). “يبدو أنه”https://www.wsj.com/articles/quantum-computing-is-closer-than-ever-everybodys-too-busy-to-pay-attention-898bc921″> دائما على بعد خمس سنوات، “كما قال أحد المراقبين في الصناعة المالية وول ستريت جورنال في فبراير ، الحديث عن التكنولوجيا -“https://www.pcmag.com/news/nvidia-ceo-quantum-computers-wont-be-very-useful-for-another-20-years”> أو 20 سنة، وفقا ل Nvidia من جنسن هوانغ.
أو ربما لن يصل أبدًا. يدعم مستثمرو الحوسبة الكمومية اليوم تجارب الفيزياء المتنافسة في ديربي لإنشاء آلة Feynman. بينما أحرزوا تقدمًا ، لم يظهر أي فائز واضح. هذا على الرغم من ادعاءات”https://www.forbes.com/sites/jasonsnyder/2025/01/09/quantum-is-decades-away-not-so-fast/”> ينتقل إلى الاستخدام العملي ومظاهرات أجهزة الكمبيوتر الكمومية الصغيرة”https://arxiv.org/abs/2403.00910v1″> يتفوق على الأداء العادي في الحالات الخاصة.
تظل المشكلة الأساسية”https://www.scientificamerican.com/article/whats-a-qubit-3-ways-scientists-build-quantum-computers/”> “Qubits” القوية في قلب جهاز كمبيوتر الكم – كما عارض”https://www.clrn.org/what-are-bits-in-computer-science/”> أبسط “بت” معالجته بواسطة جهاز الكمبيوتر المحمول الخاص بك – هو”https://arxiv.org/pdf/2106.10522″> فيزياء يصعب القيام بها.
أجهزة الكمبيوتر اليوم تتلاعب فقط بتات ، والتي يتم إصلاحها في القيمة 0 أو 1. أنها تؤدي الحسابات في أزياء خط التجميع. بدلاً من ذلك ، يتم تعليق القيم في وقت واحد في التراكب بين 0 و 1 ، مثل قط Schrödinger الفقير. قيمتها هي أي عدد شامل من الاحتمالات بين 0 و 1 في Qubit. بدلاً من خط التجميع من البتات ، تحل مجموعة من Qubits المرتبطة أو “المتشابكة” بشكل فعال المشكلات في قفزات سريعة بشكل كبير عن طريق الاحتفاظ بجميع القيم الممكنة في وقت واحد أثناء قيامها بحساباتها.
جين كريستيانسن
كانت المشكلة تجد الحق”https://www.sciencenews.org/article/quarter-century-ago-qubit-was-born”> QUBIT لأنها هشة للغاية بينما يتم إجراء الحسابات عليها ، مما قد يؤدي إلى استبعاد معدلات الخطأ. وقد أدى ذلك إلى سنوات من التقدم التدريجي. أحدث منعطف يأتي في Microsoft’s”https://www.wsj.com/science/physics/microsoft-quantum-computing-physicists-skeptical-d3ec07f0?st=BohKuc&reflink=desktopwebshare_permalink”> إعلان فبراير من”https://www.scientificamerican.com/article/microsoft-claims-quantum-computing-breakthrough-but-some-physicists-are/”> “الطوبولوجي” كمبيوتر الكم، تروّم”https://news.microsoft.com/source/features/innovation/microsofts-majorana-1-chip-carves-new-path-for-quantum-computing/”> بيان صحفي، ويرافقه”https://www.nature.com/articles/s41586-024-08445-2″> ورقة تجريبية في طبيعة. ((طبيعة و العلمي الأمريكي كلاهما جزء من طبيعة Springer.) في الأساس ، يراهن صانعو النوافذ على أنهما يمكنهم إنشاء تأثير فيزياء كمية نزيف داخل أسلاك الألومنيوم الفائقة الموصل. هذا التأثير هو تحريض أ”https://www.scientificamerican.com/article/majorana-particle-matter-and-antimatter/”> لا يزال جسيم Majorana نظريًا هذا يتصرف مغناطيسيًا كإلكترون ومضاد للإلكترون (كما في مضادات) في تلك الأسلاك. تلك الحالة المغناطيسية لـ “”https://www.nsf.gov/news/mysterious-majorana-quasiparticle-now-closer-being”> quasiparticleداخل السلك هو Qubit.
من الناحية النظرية ، سيكون الأمر أكثر استقرارًا لأن التداخل يجب أن يتدافع كلا طرفي السلك في وقت واحد لتدمير أي معلومات ترميزها. قالت Microsoft في البيان الإخباري: “يوفر معالج Majorana 1 مسارًا واضحًا لتناسب مليون ربع على شريحة واحدة يمكن أن تتناسب مع راحة يد المرء” ، في إشارة إلى عتبة Qubits لجهاز كمبيوتر الكم المفيد.
هذا يبدو رائعًا ، إلا طبيعةمحرري ،”https://scottaaronson.blog/?p=8669″> لاحظ النقاد قريبا، وشملت”https://static-content.springer.com/esm/art%3A10.1038%2Fs41586-024-08445-2/MediaObjects/41586_2024_8445_MOESM2_ESM.pdf”> مذكرة مراجعة النظراء مع دراسة Microsoft التي تنزع بعض مطالبات البيان الصحفي. على وجه الخصوص ، لاحظوا أن الورقة لم تظهر بالتأكيد “”https://thequantuminsider.com/2025/02/19/microsofts-majorana-topological-chip-an-advance-17-years-in-the-making/”> Majorana Zero Modes”في الكمبيوتر. ترجم ، وهذا يعني أنهم يريدون رؤية المزيد من الإثبات. (ادعت Microsoft أنها أنشأت هذه الجسيمات شبه الجسيمات في عام 2018 ، فقط لتتمكن من ذلك”https://spectrum.ieee.org/majorana-microsoft-backed-quantum-computer-research-retracted”> سحب المطالبةبلا شك إضافة إلى التدقيق.)
جوجل بالمثل”https://www.nature.com/articles/s41586-024-08449-y”> كشف النقاب أ “”https://blog.google/technology/research/google-willow-quantum-chip/”> شريحة الكم الحديثة”للحوسبة في ديسمبر الماضي ، واستخدمت Qubits” transmon “،”https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.76.042319″> المقترح الأول في عام 2007. تعتمد هذه على التيارات المتذبذبة التي تسافر داخل المكثفات الفائقة الموصلة على مستوى 150 ميكروميتر. هذه الرقاقة الصفصاف تحتوي على 105 Qubits. فقط 999،895″https://quantumai.google/roadmap”> للذهاب. مارك زوكربيرج من ميتا قريبا”https://economictimes.indiatimes.com/news/international/us/after-jensen-huang-now-mark-zuckerberg-doubts-quantum-computings-future-stocks-tank-big-time/articleshow/117238670.cms”> يلقي الشك على التكنولوجيا ، ضبط أسهم الحوسبة الكمومية.
رقاقة الحوسبة الكمومية “Ocelot” مع تسعة Qubits ، جنبا إلى جنب معها”https://www.nature.com/articles/s41586-025-08642-7″> OWN طبيعة ورق. هذا واحد يتلاعب”https://pubs.aip.org/aip/apl/article/124/8/080502/3266939/Shaping-photons-Quantum-information-processing”> مرنان فائق التوصيل لتكون بمدوي”https://www.britannica.com/science/Schrodingers-cat”> شرودينجر هريرة، natch) يتم التحكم فيها بواسطة الفوتونات ، أو”https://www.science.org/doi/10.1126/science.abk2617″> جزيئات الضوء. كانت إمكانيات تصحيح الأخطاء من Qubits Cat أولاً فقط”https://alice-bob.com/wp-content/uploads/2024/12/Think-Inside-The-Box-Alice-Bob-Whitepaper.pdf”> أظهر في عام 2020.
مناهج الحوسبة الكمومية الأخرى ستعلق أيونات واحدة ، على سبيل المثال ، الدوران”https://www.nature.com/articles/nphys171.pdf”> أيون كادميوم واحد في Qubit ، على لوحة الدوائر – أو ستستخدم”https://www.nature.com/articles/d41586-020-03434-7″> الفوتونات داخل نبضات الليزر كما يقرأ Qubits من قبل photodetectors.
هذه كلها رهانات كبيرة على الفيزياء الهندسية في القرن الحادي والعشرين في آلات ، مع”https://quantumzeitgeist.com/a-brief-look-at-qubit-growth-and-the-rise-of-quantum-computing/”> تقدم ملحوظ في العقد الماضي، مما يجعل من الممكن رؤية الزجاج الكمي على أنه نصف ممتلئ بدلاً من نصف الفارغ. هناك طرق عديدة للجلد للجلد الحوسبة الحوسبة ، كما اتضح.
ومع ذلك ، لا يوجد يقين أن أي من هذه النماذج ستعمل في النهاية. هذا يثير مخاوف من أن يصبح هذا المجال ، مثل الانصهار النووي ، وآخر ماديًا ممكنًا ولكن تقنية السيسيفيان ،”https://www.ft.com/content/e5af6548-a3a9-451f-8f92-268679d5d7b1″> دائما 20 سنة على بعد.
تقترب عدد لا يحصى من الأساليب لإنشاء كمبيوتر الكم ، وكلها لا تزال مؤقتة حول ما إذا كانت ستقوم بتوسيع نطاق عالم مليون مسافة ، مما يعزز أن الحقل لا يزال في فترة المراهقة. الإعلانات التي تحركها الأخبار عن رقائق جديدة ،”https://finance.yahoo.com/news/quantum-computing-stocks-soaring-investors-200100154.html”> مع مصاحبة وول ستريت الضجيجتهدد نوعًا جديدًا من فقاعة التكنولوجيا تمامًا”https://www.cnn.com/2024/08/30/business/nvidia-wall-street-ai-bubble-nightcap/index.html”> منظمة العفو الدولية تتلاشى، والتي قد تفسر الكثير من الاهتمام بالتكنولوجيا.
أكتب هذا كمراسل علمي”https://www.sciencenews.org/archive/brewing-quantum-computer-coffee-cup”> قصة الحوسبة الكمومية الأولى غطت اقتراح في المجلة علوم في عام 1997 لطهي أ”https://www.scientificamerican.com/article/quantum-computing-with-molecules/”> كمبيوتر الكم في فنجان القهوة الاعتماد على مطياف الرنين المغناطيسي النووي (NMR) (فكرة”https://quantumzeitgeist.com/spinq-unveils-3-qubit-desktop-quantum-computer/”> لا تزال متابعة، اعتبارًا من العام الماضي)”https://spectrum.ieee.org/david-divincenzo-on-his-tenure-at-ibm-and-the-future-of-quantum-computing”> ديفيد ديفينسنزو أخبرني بعد ذلك. لم يكن يمزح.
هذا مقال عن الرأي والتحليل ، والآراء التي يعبر عنها المؤلف أو المؤلفون ليست بالضرورة تلك العلمي الأمريكي.