علمت شبكة "ويدو" من الموقع الرسمي لشركة IBM أنها قامت بربط حجيرتي تبريد كموميتين معياريّتين وتبريدهما إلى نفس البيئة فائقة البرودة. ويُعد هذا تحققًا هندسيًا رئيسيًا على خارطة طريق IBM الكمومية، مما يعني أنه من المتوقع في المستقبل ربط مئات الرقائق الكمومية عبر نظام تبريد معياري منخفض الحرارة لتشكيل حاسوب كمومي متسامح مع الأخطاء أكثر قوة.
يهدف تصميم هذه البنية التحتية منخفضة الحرارة إلى فتح ثلاثة مسارات: النمطية، والمشاركة، والبيئة فائقة البرودة، مما يتيح ربط مئات الرقائق الكمومية ببعضها البعض لمعالجة مشكلات أكبر نطاقًا. وأعلنت IBM أن إنجاز النظام الجديد يُعد محطة بارزة على طريق تحقيق خطتها "IBM Quantum Starling" (المشار إليها فيما يلي باسم "Starling"). وتتمثل هذه الخطة في تسليم حاسوب كمومي متسامح مع الأخطاء على نطاق واسع بحلول عام 2029، مع دمج التقدم المحرز في رموز تصحيح الأخطاء، وتصميم المعالجات، وفك التشفير، والهندسة النظامية. ومن المتوقع أن يصبح أول حاسوب كمومي متسامح مع الأخطاء في العالم.
بعد دمج أول حجيرتي تبريد تم تشغيلهما في هذه الدفعة، يتجاوز ارتفاعهما وعرضهما 8 أقدام. وأظهرت الاختبارات الأولية أن النظام بأكمله يمكن أن يبرد بشكل مشترك من درجة حرارة الغرفة إلى 4 كلفن، أي درجة حرارة الهيليوم السائل، في أقل من 5 أيام؛ وبعد ذلك، تنخفض درجة الحرارة النهائية إلى أقل من 15 ملي كلفن. وهذه الدرجة من الحرارة أقل بأكثر من 180 مرة من درجة حرارة الفضاء السحيق، مما يوفر البيئة الحرارية اللازمة للتشغيل المستقر للكيوبتات فائقة التوصيل.
داخل الغلاف الفراغي لكل حجرة، زادت مساحة توصيل الأسلاك بما يصل إلى 12 ضعفًا مقارنةً بأنظمة IBM الكمومية الأوسع انتشارًا حاليًا، مما يوفر مساحة أكبر لتوصيل الرقائق داخل الحجرة وبين الحجرات. يعتمد التصميم الجديد شكل صندوقي، مما يسمح بتجاور وحدات متعددة بشكل متقارب، والاستفادة من المساحة الموسعة لربط المعالجات الكمومية مباشرة عبر مُقترن L المطوَّر ذاتيًا من IBM. تتمثل وظيفة مُقترن L في ربط الرقائق الكمومية المختلفة ببعضها البعض، مما يتيح لها مشاركة المعلومات والتواصل المتبادل والعمل بشكل تعاوني كجزء من حاسوب كمومي أكبر.
وفقًا لخارطة طريق IBM الكمومية، بحلول عام 2027، ستقوم بربط معالجات متعددة عبر مُقترن L لتشكيل حاسوب كمومي أكبر يضم ما لا يقل عن 1000 كيوبت قابل للبرمجة، ويمكن استخدام هذه الكيوبتات مباشرة لتنفيذ العمليات الحسابية. وعند تسليم نظام "Starling"، تخطط IBM لاستيعاب آلاف الكيوبتات في كل حجرة تبريد.
عندما طرحت IBM خطة "Starling" في العام الماضي، أصدرت أيضًا رمز تصحيح أخطاء جديدًا، مما قلل بشكل كبير من الموارد المادية المطلوبة لتحقيق التسامح مع الأخطاء. ومنذ ذلك الحين، حققت الشركة اختراقات متتالية في عرض المكونات الأساسية للأجهزة وفك تشفير تصحيح الأخطاء عالي الكفاءة. والآن، يمثل إنجاز الوحدات الكمومية منخفضة الحرارة حلاً لعقبة هندسية كبيرة على طريق تسريع الوصول إلى الحوسبة الكمومية المتسامحة مع الأخطاء.
ترى IBM أن نظام التبريد المعياري منخفض الحرارة القابل للتوسع سيسرّع وتيرة ابتكاراتها، حيث يسمح التصميم الجديد باختبار كل مكوّن وتحسينه وتكراره بسرعة بشكل مستقل.
يجيب الباحثون من خلال التحقق الهندسي على سؤال معلق: هل يمكن لمسار التوسع المعياري منخفض الحرارة أن ينجح في طريق بناء الحاسوب الكمومي؟ الآن، الإجابة شبه مؤكدة، ويبدو أنه يمكن للمرء توسيع نطاق النظام الكمومي تدريجيًا بأسلوب "المكعبات". وهذا يخفض بشكل كبير عتبة بناء الحاسوب الكمومي المتسامح مع الأخطاء. وبمجرد ظهور مثل هذا الحاسوب الكمومي وتحقيقه مليار عملية بوابة كمومية، فمن المتوقع أن تصل قدرته الحسابية إلى حوالي 20 ألف ضعف قدرة الحواسيب الكمومية الحالية. ومن المرتقب أن تشهد العديد من المجالات العلمية، مثل محاكاة الجزيئات الدوائية، وتصميم المواد الجديدة، وحتى تحسين المحافظ المالية، والنمذجة المناخية، قفزات ذات قيمة تطبيقية عملية.