علمت شبكة ويدوأني من المختبر الرئيسي لحوسبة وتكنولوجيا الرقائق الكمومية بمقاطعة أنهوي أن شركة بين يوان للكموميات، بالتعاون مع فرق بحثية من جامعة العلوم والتكنولوجيا الصينية ومعهد الذكاء الاصطناعي التابع للمركز الوطني الشامل للعلوم بهيفي، نجحت في تطوير "نظام التوجيه الكمومي المترابط" الموجه لذاكرة الوصول العشوائي الكمومية (QRAM) من النوع الأسطواني على الحاسوب الكمومي فائق التوصيل المستقل "بين يوان وو كونغ"، وهو ما يعادل إنشاء "طريق سريع" لمراكز البيانات، مما حل بشكل فعال مشكلة توسيع QRAM التي تواجه القطاع. وقد نُشرت الورقة البحثية ذات الصلة مؤخرًا في المجلة الفيزيائية الدولية "Physical Review X".
إذا شُبّه الحاسوب الكمومي بـ"مدينة ذكية"، فإن ذاكرة الوصول العشوائي الكمومية (QRAM) تمثل "مركز البيانات" المسؤول عن تخزين البيانات وجدولتها داخل هذه المدينة. تُعد QRAM وحدة وظيفية مهمة لتنفيذ خوارزميات مثل البحث الكمومي والتعلم الآلي الكمومي، ويتمثل جوهرها في "الموجّه الكمومي" الذي يتولى إيصال البيانات إلى المواقع المستهدفة بدقة وفقًا لتعليمات العناوين. غير أن الأساليب التقليدية تواجه مشكلة مع توسع حجم شبكات التوجيه، حيث يتطلب إضافة كل عقدة جديدة عددًا كبيرًا من بوابات الكموم القياسية لتفكيك التعليمات طبقة تلو الأخرى، مما يؤدي إلى زيادة حادة في عمق الدوائر وتراكم الأخطاء، وهو ما يحد من قابلية توسيع QRAM.
ولمواجهة هذه الصعوبة، اقترح فريق البحث نهجًا لبناء الموجّهات الكمومية يعتمد على مستويات الطاقة المساعدة. يستخدم "نظام التوجيه الكمومي المترابط" مستويات الطاقة المساعدة في البتات الكمومية فائقة التوصيل، محولًا عمليات التبادل المتحكم بها المعقدة إلى دوائر ضحلة مكافئة تتكون من عدد قليل من بوابات الانتقال ثنائية البتات، وهو ما يعادل إنشاء "طريق سريع" فوق قنوات البيانات المزدحمة، مما يسمح للبيانات بتجاوز العقد الزائدة والوصول إلى وجهتها مباشرة، ويقلل بشكل كبير من عمق الدوائر ويخفض معدلات الخطأ. وقد قام الباحثون فعليًا ببناء ثلاثة موجّهات كمومية مستقلة وشبكة توجيه كمومية من طبقتين على الحاسوب الكمومي فائق التوصيل المستقل "بين يوان وو كونغ" لإجراء الاختبارات. وأظهرت النتائج أن كفاءة نقل المعلومات للموجّه الكمومي الواحد تصل إلى 98%، بينما تبلغ الكفاءة الإجمالية لشبكة التوجيه من الطبقتين 93%. وفي اختبارات الوصول العشوائي، بلغ متوسط الدقة (Fidelity) للموجّه الكمومي الواحد 94.8%، بينما بلغ متوسط الدقة لشبكة التوجيه من الطبقتين 82.4%. وتُظهر البيانات أن هذا النهج يحقق توجيهًا مترابطًا وقابلًا للعكس تتحكم فيه العناوين الكمومية، ويمتلك إمكانات للتوسع نحو شبكات أكبر حجمًا.
وأشار الباحثون إلى أن هذا الإنجاز لا يوفر مسارًا جديدًا لبناء QRAM قابلة للتوسع على العتاد فائق التوصيل الحالي فحسب، بل يمثل أيضًا انتقالًا لأبحاث وتطوير الحوسبة الكمومية في الصين من تحسين الأداء الأحادي إلى مرحلة التحقق من الوظائف الكمومية المعقدة على العتاد الحقيقي، حيث يمكن الاعتماد على الخصائص الذاتية للمكونات الكمومية لتحقيق عمليات حسابية بتكلفة أقل وكفاءة أعلى، مما يفتح آفاقًا جديدة للتنسيق والتحسين المشترك بين الرقائق الكمومية والدوائر.