تواجه الحوسبة الكمومية نحو التطبيق العملي عقبة رئيسية تتمثل في محدودية قدرات تصحيح الأخطاء، حيث تعتمد التحقق من دقة الحسابات على محاكاة الحواسيب التقليدية، وهي مهمة معقدة بسبب تعقيد الأنظمة الكمومية. مؤخرًا، اقترح باحثون من جامعة شالمر للتكنولوجيا في السويد، وجامعة ميلانو، وجامعة غرناطة، وجامعة طوكيو لأول مرة طريقة دقيقة لمحاكاة الحوسبة الكمومية مع تصحيح الأخطاء، مما يفتح آفاقًا جديدة لبناء حواسيب كمومية موثوقة. نُشرت النتائج في مجلة Physical Review Letters.

على الرغم من إمكانات الحواسيب الكمومية في حل المشكلات المعقدة، إلا أن الكيوبتات شديدة الحساسية للتداخلات البيئية، حيث يمكن أن تتسبب الضوضاء البسيطة في أخطاء حسابية أو فقدان الحالة الكمومية. بينما تمتلك الحواسيب التقليدية تقنيات ناضجة لتصحيح الأخطاء بسرعة، تظل الأنظمة الكمومية غير موثوقة بسبب نقص القدرة على تحمل الأخطاء. ركز الفريق البحثي على الحوسبة الكمومية مع تصحيح الأخطاء، التي تتطلب توزيع المعلومات عبر عدة أنظمة فرعية للكشف عن الأخطاء وتصحيحها، حيث تُستخدم رموز البوزونات مثل GKP code على نطاق واسع لتقليل حساسية الضوضاء، لكن محاكاتها على الحواسيب التقليدية كانت صعبة بسبب التعقيد الرياضي.

قال المؤلف الأول للدراسة، كاميرون كالكروس: "لقد اكتشفنا طريقة محاكاة لم تكن فعالة سابقًا، والآن يمكننا التحقق من الحوسبة الكمومية باستخدام رموز تصحيح الأخطاء المتسامحة مع الأخطاء، وهو أمر حاسم لبناء حواسيب كمومية قوية". طور الفريق خوارزمية تجمع بين خصائص GKP code، ومن خلال إنشاء أدوات رياضية جديدة، تم ترميز المعلومات الكمومية في مستويات متعددة للأنظمة الميكانيكية الكمومية الاهتزازية، مما تغلب على صعوبات المحاكاة. أضاف المؤلف المشارك جوليا فيريني: "الخصائص الكمومية لـ GKP code جعلت المحاكاة التقليدية صعبة للغاية، لكن الطريقة الجديدة عززت الكفاءة بشكل ملحوظ".

هذا الاختراق حل مشكلة محاكاة طويلة الأمد في الأبحاث الكمومية، مقدمًا أداة موثوقة لاختبار وتأكيد دقة الحوسبة الكمومية. وأكد فيريني: "الطريقة الجديدة تفتح آفاقًا جديدة لمحاكاة الحوسبة الكمومية، وهي حاسمة لبناء حواسيب كمومية مستقرة وقابلة للتوسع". مع تقدم التكنولوجيا، من المتوقع أن تُحدث الحواسيب الكمومية ثورة في مجالات الطب، والطاقة، والتشفير.