📄 معروضة نسخة «بسيط» — «متقدم» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها. اطلب التحليل الكامل

ثلاجة ضخمة بحجم خزانة ملابس تُصدر أزيزًا، محافظةً على درجة حرارة داخلها أبرد من الفضاء الخارجي. في قلبها توجد شريحة سيليكونية تحتوي على حلقات فائقة التوصيل متناهية الصغر — الكيوبتات. لكن لكي تعمل الشريحة، تمتد إليها عشرات الكابلات النحاسية السميكة من درجة حرارة الغرفة. كل كابل من هذه الكابلات يعمل كباب مفتوح للثلاجة: فهو يُدخل الحرارة ويُشوِّه الإشارات الكمومية الهشة. لطالما بحث المهندسون عن طريقة لإزالة هذه "الأبواب" دون فقدان السيطرة.

في الدراسة الجديدة، استبدل العلماء الحزم النحاسية بألياف بصرية رفيعة كخيوط العنكبوت. يمر الضوء عبرها بلا خسائر تقريبًا ولا يحمل حرارة. وفي الطرف البارد، بجوار الشريحة مباشرةً، وُضعت مستقبلات مصغرة — فوتومترية — تحوِّل ومضات الضوء مرة أخرى إلى أوامر كهربائية. هذا يشبه أنبوب ضوء صامت يمر إلى الغرفة بدلًا من مروحة صاخبة. وبهذا لم يقتصر الأمر على تحريك كيوبت بسيط، بل تمكنوا من قيادة "أوركسترا" كاملة — حالات فوتونية داخل الرنان. هناك، كما في صندوق موسيقي، يمكن إنشاء عدد محدد بدقة من كمات الضوء — حتى عشرة في خلية واحدة.

الحيلة الأساسية هي أن شعاع الضوء يحمل عدة قنوات في آن واحد. عبر ألياف واحدة يمكن إرسال إشارات لكيوبتات مختلفة في نفس الوقت، مثل طريق سريع بعشرات المسارات. هذا يحل مشكلة التوسع: عندما يصبح عدد الكيوبتات بالآلاف وليس العشرات، لن يكون هناك مكان لتوصيل الكابلات النحاسية. أما "شبكة العنكبوت" الضوئية فتبقى خفيفة ومدمجة. علاوة على ذلك، تظهر إمكانية توزيع المعالجات الكمومية في مبانٍ مختلفة أو حتى مدن مختلفة، وربطها بالضوء في عنقود حوسبي موحد — مركز بيانات كمومي موزع.

هكذا، لم يعد الفراغ البارد داخل المبرِّد جزيرة معزولة. جسر ضوئي يربطها بالعالم العادي دون أن يكسر الصمت الهش الذي تولد فيه الحسابات الكمومية.

الملخص الأصلي

كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2512.10706

Superconducting quantum computing has the potential to revolutionize computational capabilities. However, scaling up large quantum processors is limited by the cumbersome and heat-conductive electronic cables that connect room-temperature control electronics to quantum processors, leading to significant signal attenuation. Optical fibers provide a promising solution, but their use has been restricted to controlling simple two-level quantum systems over short distances. Here, we demonstrate optical control of a bosonic quantum processor, achieving universal operations on the joint Hilbert space of a transmon qubit and a storage cavity. Using an array of cryogenic fiber-integrated uni-traveling-carrier photodiodes, we prepare Fock states containing up to ten photons. Additionally, remote control of bosonic modes over a transmission distance of 15 km has been achieved, with fidelities exceeding 95%. The combination of high-dimensional quantum control, multi-channel operation, and long-distance transmission addresses the key requirements for scaling superconducting quantum computers and enables architectures for distributed quantum data centers.