- تتيح تقنية الاتصال الكمي التي عرضتها IonQ ربط الكيوبتات بمعدل يتجاوز 1,000 حدث تشابك في الثانية.
- تحل هذه التقنية تحدي ربط أنظمة الأجهزة المختلفة في الحوسبة الكمية.
- يجمع الترابط الضوئي مزايا الأيونات المحتجزة وفراغات السيليكون، مما يعزز كفاءة نقل المعلومات الكمية.
- تسوق IonQ تقنيات الذاكرة الكمية والترابط تجاريًا، وتخطط للتوسع إلى منصات أخرى.
عرضت IonQ تقنية اتصال كمي قادرة على ربط نوعين مختلفين من الكيوبتات بمعدل يتجاوز 1,000 حدث تشابك في الثانية. وسيُسهم هذا الإنجاز في تمكين المهندسين من بناء حواسيب كمية أكبر، مما يتيح تبادل المعلومات الكمية بين الأنظمة المختلفة بكفاءة أعلى. وقد ربط العرض التوضيحي كيوبت أيون محتجز بكيوبت فراغ سيليكون (SiV) موجود في ذاكرة صلبة. وتستخدم تقنية الترابط الضوئي الضوء لإقامة اتصال كمي بينهما. وأفادت IonQ بأن النتيجة تتجاوز الرقم القياسي السابق لأنظمة الأيونات المحتجزة بأكثر من أربعة أضعاف.
اختراق تقني يحل اختناق الاتصالات
تحل هذه التقنية الرائدة أحد التحديات الكبرى في الحوسبة الكمية، وهو ربط أنظمة الأجهزة المختلفة دون التسبب في اختناقات في الاتصالات.
توفر الأيونات المحتجزة تماسكًا ممتازًا للكيوبتات، مما يتيح لها تخزين المعلومات الكمية لفترات طويلة. أما مراكز فراغ السيليكون فتتمكن في الماس من التفاعل بكفاءة مع الضوء، ما يجعلها مرشحة واعدة للذاكرة الكمية. ويجمع نهج IonQ هذه المزايا عبر الترابط الضوئي. فأنظمة الأيونات المحتجزة تعالج المعلومات الكمية، بينما توفر الذاكرة الصلبة واجهة ملائمة للاتصالات الضوئية. ويربط التشابك الأنظمة الكمية عبر حالات كمية مشتركة، مما يتيح عمليات لا يمكن للاتصالات الكلاسيكية تكرارها. وتعتمد الشبكات الكمية على هذه الخاصية لتنسيق المعالجات المنفصلة، مع إمكانية توزيع أعباء العمل الحسابية بين أجهزة متعددة.
استخدم عرض IonQ التوضيحي أجهزة فعلية لاختبار الاتصال الكامل بين نوعي الكيوبتات هذه. وظهرت النتائج في ورقة تقنية تفصّل أداء النظام. وتكتسب سرعة الترابط أهمية بالغة، لأن الحواسيب الكمية الأكبر قد تحتاج إلى تنسيق العديد من وحدات المعالجة المستقلة. وقد تحد الاتصالات البطيئة من سرعة تنفيذ هذه الوحدات للعمليات المشتركة، حتى لو كانت الكيوبتات الفردية تعمل بشكل جيد. وشبّه Niccolo de Masi، رئيس مجلس الإدارة والرئيس التنفيذي لـ IonQ، هذا التحدي بتطور مراكز البيانات التقليدية.
ساعدت المعالجات والذاكرة والشبكات المتخصصة البنية التحتية للحوسبة التقليدية على تجاوز قيود الآلة الواحدة. وقد تسلك الأنظمة الكمية مسارًا مشابهًا، حيث يتيح الترابط الضوئي ربط وحدات حسابية مستقلة.
تطبيقات محتملة للترابط الضوئي
تشير معدلات التشابك التي أعلنت عنها IonQ إلى أن الاتصالات الضوئية لا يضطر لأن تكون العائق الرئيسي في الحوسبة الكمية الموزعة. ويمكن لهذه البنية أيضًا دعم الاستشعار الشبكي، حيث تنسق الأجهزة الكمية المتصلة القياسات في مواقع مختلفة. وقد تتيح توافقيتها المحتملة مع تقنيات كيوبت متعددة توسيع نطاق تطبيقاتها إلى ما وراء أجهزة الأيونات المحتجزة. وتتابع IonQ أيضًا الشبكات الكمية عبر برنامج HARQ التابع لوكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة للدفاع الأمريكية (DARPA). وتهدف هذه المبادرة إلى تطوير ترابطات عالية السرعة عبر معماريات حوسبة كمية مختلفة. وعلى الرغم من أن العرض المبلغ عنه استخدم أيونات محتجزة، تتوقع IonQ أن يتكيف تصميمها الأساسي مع منصات أخرى.
قد تشمل هذه المنصات أنظمة الذرات المحايدة والكيوبتات فائقة التوصيل المقترنة بمحولات تحول إشارات الميكروويف إلى ضوء.
كما بدأت الشركة في تسويق تقنيات الذاكرة الكمية والترابط تجاريًا. واشترت جامعة ماريلاند أول نظام تجاري، أُعلن عنه في أبريل 2026. وأعلنت IonQ في سبتمبر عن بيع نظام آخر للشركة الكورية SDT. وأكد Chris Monroe، كبير العلماء في IonQ، أن الترابط الضوئي سيضطلع بدور محوري في الحوسبة الكمية واسعة النطاق. وسيتمثل التحدي القادم في تحويل التشابك الأسرع إلى عمليات موثوقة في شبكات كمية تزداد تعقيدًا. وسيسهم ربط تقنيات كيوبت مختلفة في مساعدة الباحثين على بناء أنظمة نمطية دون الحاجة إلى استخدام نفس الأجهزة لكل مكون.
اتجاه جديد في تقنيات الترابط للحوسبة الكمية
تمثل تقنية الاتصال الكمي من IonQ تقدمًا مهمًا في مجال الحوسبة الكمية، لا سيما في حل مشكلات الاتصال بين أنظمة الأجهزة المختلفة. فهذه التقنية لا ترفع فقط معدل التشابك بين الكيوبتات، بل تضع أيضًا الأساس لشبكات كمية مستقبلية. ومع تزايد الطلب على الحوسبة الكمية، ستصبح القدرة على ربط أنواع مختلفة من الكيوبتات بفعالية أمرًا حاسمًا، مما سيمكن الحواسيب الكمية من العمل بشكل تعاوني وتوزيع المهام الحسابية على نطاق أوسع. وسيواصل المسار التجاري لـ IonQ وتوافقها مع تقنيات كمية أخرى دفع تطور الحوسبة الكمية.