حقق علماء من مختبر التحكم الكمومي في معهد النانو بجامعة سيدني تقدمًا حاسمًا في مجال الحوسبة الكمومية، حيث عرضوا لأول مرة بوابة منطقية كمومية تقلل بشكل كبير من عدد الكيوبتات الفيزيائية المطلوبة لبناء حاسوب كمومي واسع النطاق. استخدم فريق البحث رمز تصحيح الأخطاء Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP)، لبناء بوابة منطقية متشابكة داخل أيون محاصر واحد (ذرة يربيوم مشحونة)، مما يفتح آفاقًا جديدة لتصميم أجهزة الحوسبة الكمومية بكفاءة عالية.

يُعرف رمز GKP بأنه "حجر رشيد للحوسبة الكمومية" لقدرته على تحويل التذبذبات الكمومية المستمرة إلى حالات منفصلة، وتكمن ميزته النظرية في تقليل عدد الكيوبتات الفيزيائية المطلوبة لكل كيوبت منطقي بشكل كبير. ومع ذلك، ظل هذا النهج نظريًا لفترة طويلة بسبب تعقيد الترميز وصعوبة التحكم. نجح فريق جامعة سيدني في تحقيق مجموعة بوابات منطقية عالمية لكيوبتات GKP من خلال التحكم الدقيق في الحركة التوافقية للأيون المحاصر. وقال الدكتور Tingrei Tan، قائد المشروع: "لقد استخدمنا الاهتزازات الكمومية لذرة واحدة لتخزين كيوبتين منطقيين قابلين لتصحيح الأخطاء داخل أيون واحد، وأظهرنا تشابكًا بينهما". جاء هذا الإنجاز بفضل البرمجيات التي طورتها مختبر التحكم الكمومي بالتعاون مع شركة Q-CTRL الناشئة، والتي تحسن تصميم البوابات الكمومية من خلال نماذج فيزيائية لتقليل تشوه كيوبتات GKP المنطقية إلى الحد الأدنى.

في التجربة، استخدم الفريق فخ بول لاحتجاز أيون يربيوم واحد في درجة حرارة الغرفة، مع التحكم في اهتزازاته ثلاثية الأبعاد باستخدام مصفوفة ليزر لتوليد رموز GKP معقدة. وأشار المؤلف الأول فاسيلي ماسوس إلى أن: "البوابة المنطقية التي تحقق التشابك بين حالتين كموميتين داخل ذرة واحدة تمثل معلمًا هامًا في تقنية الكم". لا يثبت هذا الإنجاز جدوى رمز GKP فيزيائيًا فحسب، بل يظهر أيضًا قدرته على تحسين كفاءة الحوسبة من خلال تقليل عدد الكيوبتات الفيزيائية، مما يوفر أداة حاسمة لمواجهة تحديات التوسع في موارد الحواسيب الكمومية.