صرير في المعالج الكمومي يتوقف لثوانٍ سريع
الكيوبت فائق التوصيل يشبه آلة موسيقية حساسة: ما لم تضبطها، لن تحصل على نغمة نقية. وحتى بعد الضبط، يتغير الصوت. الجناة هم عيوب صغيرة في المادة يسميها الفيزيائيون الأنظمة ثنائية المستوى. إنها مثل شقوق غير مرئية تظهر وتختفي، معطلة إيقاع عمل المعالج.
قام الباحثون ببناء جهاز يعتمد على مصفوفة البوابات المنطقية القابلة للبرمجة (FPGA) — وهي شريحة دقيقة مرنة يمكن إعادة برمجتها حسب المهمة. باستخدامها، قاموا بقياس استرخاء الكيوبتات بدقة زمنية أقل من ثانية، أي التقاط التغيرات أسرع من ثانية واحدة. اتضح أن الصورة متطابقة عبر كيوبتات مختلفة، ومختبرات مختلفة، وخطوط إنتاج مختلفة. علاوة على ذلك، تمكنوا من ربط هذه القفزات السريعة مباشرة بأخطاء في البوابات الكمومية — العمليات الأساسية التي يتكون منها الحساب. تم تأكيد الارتباط باستخدام المعيارية العشوائية (randomized benchmarking): وهي طريقة تسمح بتقدير دقة البوابات عبر تجربة تسلسلاتها بشكل عشوائي.
الآن أصبح واضحًا: ضبط الكمبيوتر الكمومي ليس مهمة لمرة واحدة، بل معركة مستمرة ضد الضوضاء السريعة. بالعودة إلى تشبيه الموسيقى: الآلة لا تختلّ خلال شهر، بل خلال ثانيتين — وعلى الضابط أن يعمل دون توقف.
الأنظمة ثنائية المستوى ليست تجريدًا، بل ذرات حقيقية أو مجموعات ذرات يمكن أن تتواجد في حالتين، مثل مفتاح صغير جدًا. تبديلها يستهلك طاقة من الكيوبت، مما يجعله «ينسى» حالته الكمومية.
في رواية «العصر الماسي» لنيل ستيفنسون، تحارب الآلات النانوية عيوب المواد على المستوى الذري — تمامًا كما يتعين على المهندسين محاربة الأنظمة ثنائية المستوى في المعالجات الكمومية.