وراء الكواليس: كيف تم تطوير أول حاسوب كمي محمول

ما هي الحوسبة الكمية؟

قبل الغوص في تفاصيل التطوير، من الضروري فهم أساسيات الحوسبة الكمية. تعتمد الحواسيب التقليدية على البتات (bits) التي تكون إما 0 أو 1، بينما تعتمد الحواسيب الكمية على الكيوبتات (qubits) التي يمكن أن تكون 0 و1 في نفس الوقت بفضل ظاهرة التراكب الكمي. هذا يمنحها قدرة حسابية هائلة لمشاكل معينة مثل تشفير البيانات ومحاكاة الجزيئات.

الاختراق التقني: من المختبر إلى الحقيبة

تطوير حاسوب كمي محمول تطلب حل ثلاث مشكلات رئيسية كانت تعتبر مستحيلة حتى وقت قريب:

• نظام التبريد المدمج معظم الحواسيب الكمية تتطلب تبريدًا يقترب من الصفر المطلق (-273°C). الفريق طور نظام تبريد فائق الصغر يعمل بغاز الهيليوم-3، مع عزل حراري ثوري يحافظ على البرودة لمدة 48 ساعة دون إعادة تعبئة.
• مستقبلات التردد الكمي تم تصميم هوائي كمي مضغوط يمكنه التقاط إشارات الكيوبتات الضعيفة مع تصفية الضوضاء البيئية، وهي تقنية مسجلة ببراءة اختراع تحت اسم "Q-Capture".
• مصدر الطاقة الكمي باستخدام بطاريات جرافين فائقة التوصيل، تم توفير طاقة كافية لتشغيل النظام الكمي دون الحاجة إلى مصدر خارجي لمدة 6 ساعات.

تحديات غير متوقعة في التصميم

- مشكلة الاهتزازات الكمية

حتى الاهتزازات الصغيرة من حركة المستخدم يمكن أن تعطل تماسك الكيوبتات. الحل جاء باستخدام منصة عزل كمي نشط تعتمد على مستشعرات حركة فائقة الحساسية ومغناطيسات فائقة التوصيل لمواجهة أي اهتزاز فور حدوثه.

- تداخل المجالات المغناطيسية

المجالات المغناطيسية الأرضية في الأماكن المفتوحة كانت تشكل تحديًا. طور الفريق قفص فاراداي كمي مصغرًا باستخدام طبقات متناوبة من سبائك الموليبدينوم والجرافين، مما يوفر حماية تعادل 10 أضعاف الحلول التقليدية بوزن أقل 90%.

برمجيات الحوسبة الكمية المتنقلة

نظام التشغيل الكمي "Q-OS" تم تطويره خصيصًا لهذا الجهاز، مع ميزات فريدة مثل:

• وضع "الحفظ الكمي" الذي يحفظ حالة الكيوبتات عند إغلاق الجهاز
• مترجم خوارزميات كمي يعمل بدون اتصال بالإنترنت
• واجهة مستخدم بسيطة لغير المتخصصين في الفيزياء الكمية

استخدامات غير مسبوقة للحوسبة الكمية المتنقلة

• الطب الميداني الكمي الأطباء في المناطق النائية يمكنهم الآن إجراء محاكاة جزيئية للأدوية الجديدة في دقائق، بدلًا من شهور في المختبرات التقليدية.
• الأمن السيبراني المتنقل إنشاء مفاتيح تشفير كمي غير قابلة للاختراق في الموقع، مع تطبيقات في معايير التشفير ما بعد الكمية.
• التعليم الكمي التفاعلي طلاب الجامعات يمكنهم الآن إجراء تجارب كمية حقيقية في الفصول الدراسية، بدلًا من مجرد محاكاة نظرية.

ماذا يخبئ المستقبل؟

وفقًا لآخر التسريبات، الجيل القادم من هذه الأجهزة سيركز على:

• زيادة عدد الكيوبتات من 32 إلى 128 مع الحفاظ على الحجم
• دمج ذاكرة كمومية غير متطايرة تحفظ البيانات لأشهر
• إضافة وحدات اتصال كمي عبر الأقمار الصناعية

تطوير أول حاسوب كمي محمول يمثل نقطة تحول في تاريخ التكنولوجيا، مثلما كان ظهور أول حاسوب شخصي في السبعينيات. بينما لا يزال الجهاز حاليًا باهظ الثمن (حوالي 250,000 دولار)، فإن نسخًا أرخص متوقعة خلال 3-5 سنوات، مما قد يجعل الحوسبة الكمية في متناول الشركات الصغيرة وحتى الأفراد.

موارد إضافية عن الحوسبة الكمية:

• IBM Quantum Experience - تجربة حوسبة كمي حقيقية عبر السحابة
• Nature Quantum Computing Collection - أحدث الأبحاث في المجال
• شرح مبسط للحوسبة الكمية - فيديو تعليمي من MIT

اشترك في نشرتنا البريدية

احصل على آخر التحديثات حول التكنولوجيا الكمية مباشرة إلى بريدك الإلكتروني