انتينا كوانتمية قادرة على تبادل معلومات مكممة بين خلايا ذاكرة منفصلة على شريحة كمبيوتر

د. حازم فلاح سكيك المركز العلمي للترجمة: اقترح مجموعة باحثين استراليين برئاسة الفيزيائي Rainer Blatt بنية اساسية جديدة للحوسبة المكممة. فقد قاموا بعرض تجربة لانتينا مكممة قادرة على تبادل المعلومات المكممة بين خلايا ذاكرة منفصلة مثبتة على رقاقة كمبيوتر. هذا الابتكار يوفر فرص جديدة لبناء كمبيوترات كمية quantum computer. قام الباحثون بنشر بحثهم هذا في مجلة الطبيعة Nature في 23-2-2011.

منذ ستة سنوات لاحظ علماء في جامعة Innsbruck اول بايت كمي quantum byte أي كمبيوتر كمي بثمانية جسيمات متشابكة مكممة، وهذا رقم قياسي لازال قائما. وبالرغم من ذلك لكي نقوم باستخدام مفيد للكمبيوتر الكمي لإجراء حسابات نحتاج الى عدد اكبر من البايت المكممة تلك كما يقول بروفيسور Rainer Blatt القائم على هذا المشروع مع فريقه البحثي في معهد الفيزياء التجريبية ان صناعة اول بايت كمية في مصيدة ايونية كهرومغناطيسية في هذه المصايد لا يمكن ان نرتب عدد كبير من الايونات في شكل سلسلة والتحكم بهم في نفس اللحظة.

لحل هذه المشكلة بدأ العلماء في تصميم كمبيوتر كمي بالاعتماد على نظام يتكون من العديد من سجلات registers (جزء من وحدة المعالجة المركزية) الصغيرة والذي يجب ان تكون متربطة. ولإنجاز هذا طور فيزيائيو الكم في جامعة Innsbruck طريقة مبتكرة تعتمد على مبدأ اسسه العالمان في الفيزياء النظرية Ignacio Cirac وPeter Zoller. في تجربتهم قام الفيزيائيون بربط مجموعتين من الايونات على مسافة 50 ميكرومتر ربطا كهرومغناطيسيا. و تعمل حركة الايونات في المجموعتين عمل الانتينا. يوضح بورفيسور Blatt “الايونات تتذبذب مثل الالكترونات في اقطاب انتينا التلفزيون وبهذا تولد مجال كهرومغناطيسي” اذا توالفت احد الانتينتين مع الاخرى يتمكن المستقبل من التقاط اشارات المرسل”. تبادل الطاقة في هذه العملية يمكن ان يكون الاساس لتشغيل الكمبيوتر الكمي.

انتينا تضخيم الارسال

قمنا باستخدام هذا المبدأ بطريقة بسيطة ويشرح البروفيسور Rainer Blatt قائلا في المصيدة الايونية يتكون بئر جهد مزدوج يحجز فيه ايونات الكالسيوم. البئران مفصولان بـ 54 ميكرومتر، وبتطبيق جهد على الكترودات المصيدة الايونية تمكنا من مطابقة ترددات تذبذب الايونات”. ويضيف البروفيسور قائلا “نتج عن ذلك عملية ازدواج وتبادل للطاقة والتي يمكن ان تستخدم لارسال المعلومات الكمية”. الازدواج المباشر لاثنين من الاهتزازات الميكانيكية على المستوى الكمي لم يسبق ان قام به احد من قبل. بالإضافة إلى ان العلماء بينوا ان هذا الازدواج يضخم باستخدام المزيد من الايونات على كل بئر”.

يقول البروفيسور Rainer Blatt هذه الايونات الاضافية تقوم بعمل الانتينا وتزيد مسافة وسرعة الارسال. هذا البحث يحتوي على طريقة واعدة لبناء كمبيوتر يقوم بعمله على اساس كمي. التقنية الجديدة هذه توفر امكانية التوزيع المتشابك. وفي نفس الوقت كنا قادرين على استهداف كل خلية ذاكرة بمفردها. الكمبيوتر الكمي الجديد يمكن ان يعتمد على رقاقة تحتوي على العديد من المصائد الميكروية حيث تتواصل الايونات مع بعضها البعض من خلال الازدواج الكهرومغناطيسي. هذه الطريقة الجديدة تمثل خطوة مهمة تجاه تكنولوجيا تصنيع كمبيوترات كمية لمعالجة البيانات.

لمزيد من التفاصيل حول هذه التكنولوجيا المبتكرة يمكنك قراءة البحث بالكامل الذي نشر في 23 فبراير 2011 في مجلة Nature بعنوان

Trapped-ion antennae for the transmission of quantum information. Maximilian Harlander, Regina Lechner, Michael Brownnutt, Rainer Blatt, Wolfgang Hänsel. Advanced online publication Nature 2011

http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature09800.html

رابط الخبر الاصلي:

http://www.physorg.com/news/2011-02-quantum-tune-atomic-antennae.html