1963 – настоящее время · الحوسبة الكمومية, فيزياء المادة المكثفة, المادة الكمومية الطوبولوجية
فيزيائي روسي-أمريكي، معروف بأعماله في مجال الحوسبة الكمومية. اقترح مفهوم الحوسبة الكمومية الطوبولوجية القائمة على الأنيونات، وطوّر خوارزمية كمومية لتقدير الطور. قدّم سلسلة كيتاييف — نموذج يُظهر فرميونات ماجورانا، المهمة للكيوبتات المحمية.
سيرة
تخرّج من معهد موسكو للفيزياء والتكنولوجيا ومعهد لانداو للفيزياء النظرية. عمل في مايكروسوفت للأبحاث ومعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا. حصل على جائزة ماك آرثر، وجائزة ديراك، وجائزة الفيزياء الأساسية.
اكتشافات رئيسية
الحوسبة الكمومية الطوبولوجية: فكرة استخدام الأنيونات في الحوسبة الكمومية المقاومة للأخطاء.
خوارزمية كيتاييف لتقدير الطور الكمومي: طريقة فعّالة للمسائل التي تنتهي إلى إيجاد القيم الذاتية.
نموذج سلسلة كيتاييف: نظام تنشأ فيه أنماط ماجورانا، الواعدة لإنشاء كيوبتات طوبولوجية.
💡 يُعرف كيتاييف بأسلوبه الفريد في العرض — غالباً ما تحتوي محاضراته ومقالاته على رؤى غير متوقعة تصبح فيما بعد مقاربات معيارية.
اقتباس: "قد تصبح الحوسبة الكمومية الطوبولوجية الطريق لبناء حواسيب كمومية قابلة للتوسع بالفعل."
أثبت العلماء بدقة أن الحالات الخاصة في الموصلات الفائقة ليست جسيمات غامضة مطابقة لجسيماتها المضادة، بل مجرد تجمعات إلكترونية عادية ذات شحنة. وهذا يلغي فكرة استخدامها في الحوسبة الكمومية الموثوقة عبر 'الضفر'. والآن قد يضطر الفيزيائيون إلى إعادة النظر في نظرية الموصلية الفائقة نفسها.
في الموصلات الفائقة التقليدية، تبدد الدوامات المغناطيسية الطاقة وتسبب تشويشًا. بينما يحبس الغشاء المصنوع من حبيبات الألمنيوم الدوامة في مكانها، محولًا إياها إلى بت كمي فائق الاستقرار. وتمكن العلماء من التحكم بها باستخدام الموجات الدقيقة، مما يفتح الطريق أمام حواسيب ومستشعرات كمومية جديدة.
عندما تُثار ذرة واحدة، يلتزم الجيران الصمت – هذه القاعدة البسيطة، المعروفة باسم حصار ريدبيرغ، تسمح بتضفير ضفيرة كمومية. في هذا النمط، تكون الوصلات محمية من التشويش بفضل النسيج نفسه. أظهر العلماء كيفية بناء نظام مماثل، وذلك بحل المسألة العكسية – أي اختيار التفاعلات التي تحقق النمط المطلوب.
على شبكة تشبه السجادة المنسوجة، تشكل الجسيمات حالات ساكنة تمامًا. وبفضل التداخل الكمومي، لا تختلط بالبيئة المحيطة، مثل العُقد المشدودة. هذه الجسيمات «المحبوسة» هي مرشحة لتكون ذاكرة مثالية. وعندما يلتف زوج من هذه الجسيمات حول بعضهما البعض، ينسجان ضفائر، مما يغير الخصائص، ويفتح الباب أمام حوسبة كمومية
وضع العلماء نموذجًا لسائل كمي مغزلي على شبه بلورة واكتشفوا أن مجالًا مغناطيسيًا ضعيفًا يجعل الأنيونات - جسيمات بشحنة كسرية - تتحرك في مسارات مغلقة أو تتجمد تمامًا. يثبت هذا أن النمط الهندسي يمكنه التحكم في الجسيمات الغريبة، مما يبشر بتطبيقات في الحواسيب الكمومية.
حالات GKP، الأساسية للحواسيب الكمومية، محمية من الأخطاء بفحوصات مدمجة تُسمى المثبتات. كان يُعتقد أن النجاح في هذه الفحوصات يضمن حالة شبه مثالية. لكن عملًا جديدًا يدحض ذلك: المثبتات تحدد فقط حدًا أعلى للجودة، وقد يكون الواقع مخيبًا للآمال. هذا الاكتشاف يغير نهج بناء أجهزة كمومية موثوقة.
على معالج كمومي، تمت محاكاة نظام فوضوي مكون من 8 جسيمات متشابكة. تصرف كثلاثية الأبعاد لثقب دودي قابل للعبور. مرت الإشارة المرسلة بقوى مختلفة تبعًا للإشارة، وهذه علامة أساسية على وجود مثل هذا النفق. يتيح هذا التجربة اختبار الجاذبية الكمومية في المختبر.
يجمع Q-SYNTH بين الحاسوب الكمومي والتقليدي لتوليف عمليات احتيال وهمية. في عالم حيث يشكل الاحتيال الحقيقي 0.1% فقط من جميع العمليات، فإن التدريب على تهديدات خيالية يجعل الكواشف أكثر يقظة. الأمثلة الاصطناعية واقعية إلى درجة أن النظام نفسه يخلط أحيانًا بينها وبين الحقيقية. هذا يقلل من خطر تفويت المحتال
تم اكتشاف اضطراب فوضوي في الأجسام الكمومية الجامدة مثل البلورات. كان يُرى سابقًا فقط في الأنظمة التي تُهز باستمرار بقوى خارجية. استخدم العلماء حيلة بارعة — آلية ساعة كمومية — «لإيقاظ» الفوضى في السكون. يربط هذا الاكتشاف العالم المجهري بفيزياء الثقوب السوداء ويساعد في تفسير سلوك المادة.