تسريع الحاسوب الكمومي ألف مرة ✎ سريع

الأصل: "Rapid high-temperature initialisation and readout of spins in silicon with 10 THz photons"
arXiv:2601.21880 · 2026-01-29 · CC BY-NC-ND 4.0 · تحليل مستقل · 1 دقيقة
ضوء الأشعة تحت الحمراء البعيدة يهيئ الكيوبتات في أجزاء من النانوثانية.

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

الحاسوب الكمومي يشبه أوركسترا يجب أن يضبط آلاته قبل كل مقطوعة. الضبط يستغرق وقتًا ويتطلب هدوءًا — في حالتنا، برودة شديدة. بالنسبة لرقائق السيليكون التي تحتوي على ذرات البورون، يتم هذا الضبط عادةً باستخدام الموجات الميكروية، ببطء وفقط عند درجات حرارة أقل من 2 كلفن (271 درجة مئوية تحت الصفر).

اقترحت مجموعة من الباحثين أداة مختلفة — ومضات ضوئية قصيرة بتردد حوالي 10 تيراهرتز. هذا هو نطاق الأشعة تحت الحمراء البعيدة، غير المرئي للعين، ولكنه قادر على هز الغلاف الإلكتروني لذرة البورون بعنف. نبضة ضوئية مدتها 9 بيكو ثانية (أجزاء من تريليون من الثانية) تنقل الذرة إلى حالة السبين المطلوبة — مثل نقرة الأصابع التي تجعل القمة تدور في الاتجاه المحدد. نبضة ثانية تقرأ النتيجة، وتتحقق من اتجاه السبين.

البورون في السيليكون هو شائبة شائعة جدًا، مثل الزبيب في الكعكة. لكن ذراته هي التي يمكن أن تصبح أحصنة العمل في الحوسبة الكمومية.

أظهرت التجربة: عند درجة حرارة 3 كلفن، حيث لا تستطيع تقنية الموجات الميكروية التقليدية اللحاق، تقوم النبضات الضوئية بتحضير 99% من السبينات في 250 بيكو ثانية. هذا أسرع بأكثر من ألف مرة من الطرق السابقة. الضبط السريع يعني أن الحاسوب الكمومي يمكنه تنفيذ المزيد من العمليات في نفس الوقت ولا يعتمد بشكل كبير على المبردات باهظة الثمن.

هكذا يصبح الضوء من أقصى منطقة الأشعة تحت الحمراء في الطيف قائدًا للأوركسترا الكمومية. إنه لا يسرع الضبط فحسب، بل يسمح أيضًا بالعزف عند درجة حرارة أعلى قليلاً، حيث كان يسود الفوضى سابقًا. ربما ستساعد نبضات التيراهرتز رقائق الكمومية على الخروج من المختبرات إلى العالم العادي.

يقع إشعاع التيراهرتز بين الموجات الميكروية والضوء تحت الأحمر. يمر عبر الملابس والورق والبلاستيك، لكنه لا يمر عبر المعدن — لذلك يُستخدم في ماسحات الأمن في المطارات.

في مسلسل «ستار تريك»، تعمل الحواسيب الكمومية لسفينة «إنتربرايز» في درجة حرارة الغرفة — بدون أجهزة تبريد ضخمة. ضبط الكيوبتات بالتيراهرتز يقرب هذا الخيال من الواقع.

العلماء
David DeutschErwin SchrödingerJohn Stewart BellLouis de BroglieLov GroverPaul Benioff
المفاهيم
قياس ميكروويف مبرد درجة حرارة النيتروجين السائل درجة حرارة الهيليوم السائل ركيزة سيليكون مبرد نبضة ميكروويف تقنية الحوسبة الكمية التبريد ميلي كلفن تبريد فائق رقاقة السيليكون كيوبتات شبه موصلة رقاقة كمومية كوبيت الحالة الصلبة تسخين البلازما حالة مثارة معالجة غزل مفرد تحجيم استقطاب اللف