الكتل الأساسية لإنترنت الكم تتضح؟

الكتل الأساسية لإنترنت الكم تظهر

تتقدم الحوسبة الكمومية بشكل كبير في مختلف الفروع الفرعية للتقنية، من زيادة عدد الكيوبتات إلى تحسين إمكانيات تطوير شبكات الكم، وحالة مادة جديدة تمامًا حالة مادة جديدة، نظام تشغيل لشبكات الكم، وحتى العثور على أول حالات الاستخدام في تدريب الذكاء الاصطناعي.

مجال آخر يتطلب الانتباه هو تطوير مصادر الضوء الكمومية. هذا هو نوع الضوء الذي يُصدر بطريقة تؤدي إلى إنتاج زوج متشابك من الفوتونات، ولا شيء غير ذلك. تظل الجسيمات المتشابكة تتفاعل مع بعضها البعض حتى عندما تكون منفصلة، مما يؤدي إلى نقل الخصائص الكمومية.

سيكون هذا التشابك حاسمًا لشبكات الحواسيب الكمومية، حيث لا يمكن لمصدر ضوء كمومي واحد سوى نقل البيانات الكمومية من حاسوب إلى آخر.

حتى الآن، كان من الصعب إنشاء مصادر ضوء كمومية موثوقة. أحد الخيارات قد يكون إنشاء البصريات غير الخطية، مع البصريات غير الخطية عالية الكفاءة التي تم تطويرها مؤخرًا بواسطة الباحثين في جامعة إلينوي.

خيار آخر هو الاعتماد على نترات الغاليوم شبه الموصل، المستخدمة بالفعل في الرقائق والليزر، رغم أن هذا لا يزال قيد التطوير.

خيار واعد جديد يفتح الآن، باستخدام عنصر الأرض النادرة الإربيوم، مع  مبادرة EQUAL (مصادر ضوء كمومية سيليكونية مبنية على الإربيوم) التي طورتها تعاون ألماني-دنماركي يشمل Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) و Technical University of Denmark (DTU).

لماذا الإربيوم مهم لشبكات الكم

الإربيوم هو عنصر أرض نادرة (العدد الذري 68)، يُستخدم في الغالب لخصائصه الفلورية.

تُستخدم الزجاجات أو البلورات المعدلة بالإربيوم كـ ليزر مضخم بصري للإشارات التي تُنقل عبر الألياف الضوئية. كما أنها مفيدة في الليزر المستخدم في الجراحة وطب الأسنان (Er:YAG laser)، حيث تُنتج تطبيقًا قويًا لكن سطحيًا جدًا للطاقة الليزرية.

يُستخرج الإربيوم في الغالب من خامات معدنية غنية بالأرض النادرة، وغالبًا ما تكون مرتبطة بترسبات غنية بالثوريوم.

على الرغم من أن قدرة الإربيوم على إصدار الضوء يجب أن تجعله مصدرًا مثاليًا للضوء لتطبيقات الكم، إلا أنه حتى الآن لم يكن ذلك ممكنًا فعليًا، حيث إن الإربيوم لا يتفاعل بقوة كافية مع التحفيز الضوئي. لذا في الأشكال التي يُصنع بها حاليًا، سيُفقد جزء كبير من المعلومات الكمومية بين مصدر الضوء ورقائق وذاكرة الكم.

“إحدى أصعب الأهداف هي دمج مصادر الضوء الكمومية مع الذاكرات الكمومية. كان ذلك يبدو غير واقعي قبل بضع سنوات، لكننا الآن نرى طريقًا إلى الأمام.”
Søren Stobbe – Professor at the Technical University of Denmark (DTU)

كيف تفتح النانوفوتونيات إمكانات الإربيوم الكمومية

هنا حيث حقق البحث في الجامعة التقنية الدنماركية اختراقًا. لقد طوروا تقنية نانوفوتونية جديدة يمكنها جعل الإربيوم أكثر تفاعلاً مع الضوء.

تدمج الطريقة مُنبِّرات ضوء الإربيوم مع أجهزة سيليكون نانوفوتونية مصنوعة تجاريًا.

المصدر: HZDR

فتح هذا الطريق أمام الذاكرات الكمومية طويلة العمر التي يمكن تصنيعها على نطاق رقاقة باستخدام تقنية CMOS.

نعتزم استخدام تقنيات شعاع أيوني متقدمة لزرع ذرات الإربيوم في هياكل سيليكونية صغيرة ودراسة كيف يمكن لاستخدام سيليكون نقي للغاية تحسين أدائها.
Dr. Yonder Berencén – Professor Institute of Ion Beam Physics and Materials Research at HZDR.

يمكن استخدام هذه الأنظمة الكمومية في مجموعة متنوعة من التطبيقات بخلاف شبكات الكم والاتصالات، لا سيما الفوتونيات المتكاملة ذات استهلاك الطاقة المنخفض للغاية، وطرق النانوتصنيع الجديدة.

الرؤية التقنية تعتمد على دمج شرائح النانوفوتونيات من DTU مع تقنيات فريدة في المواد، والنانوميكانيكا الكهرومغناطيسية، والنانوليثوغرافيا، والأنظمة الكمومية. هناك العديد من أنواع مصادر الضوء الكمومية اليوم، إما أنها لا تعمل مع الذاكرات الكمومية، أو أنها غير متوافقة مع الألياف الضوئية.
Søren Stobbe – Professor at the Technical University of Denmark (DTU)

تطبيقات واقعية للضوء الكمومي القائم على الإربيوم

ستكون أهم تطبيقات هذه المشاريع في ربط الحواسيب الكمومية، حيث يجعل استخدام الإربيوم متوافقًا مع نفس أطوال موجات الضوء المستخدمة في الاتصالات عبر الألياف الضوئية.

كما أن شبكة الألياف الضوئية العادية تم إثبات مؤخرًا أنه يمكن استخدامها لنقل المعلومات الكمومية في نفس الوقت مع تدفق بيانات الاتصالات العادية، ستصبح القدرة على استخدام بنية الألياف الضوئية الموجودة مسبقًا مهمة لجعل شبكة الكم قابلة للعيش اقتصاديًا.

سوف يضع هذا البحث الأساس لبناء أجهزة كمومية يمكن دمجها في تقنية اليوم.
Dr. Yonder Berencén – Professor Institute of Ion Beam Physics and Materials Research at HZDR.

تم إجراء هذا البحث بدعم ومعدات مقدمة من Beamfox Technologies ApS (تقنية النانو) و Lizard Photonics ApS (الفوتونيات المتكاملة).

الاستثمار في الحوسبة الكمومية

هوني ويل / كوانتينوم

كوانتينوم هو نتيجة دمج هوني ويل كوانتم سولوشنز وكمبرد كوانتم.

تظل هوني ويل المساهم الرئيسي في الشركة (من المحتمل 52% من الملكية) بعد جولة تمويل قيمتها 5 مليارات دولار. يُذكر أن المؤسس إلياس خان يمتلك تقريبًا 20% من الشركة. تشمل المساهمين الآخرين شركة JSR، ميتسوي، أمجن، آي بي إم، وجي بي مورغان.

يُقدّر أن قيمتها قد تصل إلى 20 مليار دولار قد يحدث بين 2026 و 2027.

الحوسبة الكمومية ليست الجزء المركزي في أعمال هوني ويل، بل تتركز أكثر حول المنتجات في مجال الفضاء الجوي، الأتمتة، والمواد الكيميائية المتخصصة والمواد.

كل من هذه المجالات قد تستفيد من الحوسبة الكمومية، خاصةً الكيمياء الحاسوبية، والأمن السيبراني الكمومي، مما قد يمنح هوني ويل ميزة على منافسيها.

النموذج الرئيسي للشركة حاليًا هو H2، رقاقة أيونات محاصرة بـ 56 كيوبت، مع دقة بوابة ثنائية الكيوبت بنسبة 99.895%.

سعت الشركة إلى حوسبة عالية الجودة مع أخطاء قليلة أكثر من مجرد إضافة أكبر عدد ممكن من الكيوبتات، مما أدى إلى ما يُسمى “الحوسبة الكمومية المتسامحة مع الأخطاء”.

تُصنّف الشركة هذا النهج بـ “كيوبت أفضل، نتائج أفضل”، حيث يحقق عدد مماثل من الكيوبتات نتائج أكثر موثوقية بمعدل 100 إلى 1,000 مرة.

المصدر: Quantinuum

قد يُحدث هذا فرقًا ملحوظًا في مجال التشفير المقاوم للكم، وهو أمر مطلوب بشكل عاجل، مع شركة الدفاع ثاليس (HO.PA -0.96%) التي تتعاون بالفعل مع كوانتينوم وكذلك البنوك الدولية HSBC و JP Morgan.

كما تقدم كوانتينوم كيمياءها الحاسوبية الكمومية المملوكة InQuanto، القابلة للاستخدام في الصيدلة، علوم المواد، الكيماويات، الطاقة، وتطبيقات الفضاء الجوي.

مثل العديد من شركات الحوسبة الكمومية الأخرى، كوانتينوم تقدم Helios، “الأجهزة كخدمة”، مما يسمح للمستخدمين بالاستفادة من الحوسبة الكمومية دون الحاجة إلى التعامل مع تعقيد تشغيل النظام بأنفسهم.

وقعت كوانتينوم في نوفمبر 2024 شراكة مع شركة إنفينيون الألمانية، أكبر مصنع للرقائق شبه الموصلة في أوروبا. ستجلب إنفينيون تقنيتها في الفوتونيات المتكاملة والإلكترونيات التحكمية للمساعدة في إنشاء الجيل التالي من الحواسيب الكمومية ذات الأيونات المحاصرة.

مع اقتراب الفوتونيات المتكاملة وشبكات الكم من حالات الاستخدام العملية، يصبح واضحًا الآن مدى أهمية هذه الشراكة لمستقبل كوانتينوم.

في هذه المرحلة، يبدو أن الخطوة التالية للشركة ستكون إصدار أول رقاقة فوتونيات-كم مركزة على الذكاء الاصطناعي في العالم.

في الأشهر القادمة، ستشارك كوانتينوم نتائج التعاونات الجارية، مظهرةً الإمكانات الرائدة للتطورات المدفوعة بالكم في الذكاء الاصطناعي التوليدي.

ستعزز القدرة المبتكرة Gen QAI وتسرّع استخدام الأطر العضوية المعدنية لتوصيل الأدوية، ممهدةً الطريق لخيارات علاجية أكثر كفاءة وتخصيصًا، مع تفاصيل ستُكشف عند إطلاق Helios.

الإعلان في هذه النشرة هو جزء من سلسلة من الأخبار المتعلقة بالتقدم السريع للاتصال بين الذكاء الاصطناعي والحوسبة الكمومية التي أُجريت في كوانتينوم.

يمكن للمزيد من حالات الاستخدام الجارية أن تعزز بشكل كبير القيمة المستقبلية للشركة، وبالتالي، حصة هوني ويل فيها وربحية المستثمرين المحتملة منها.

آخر أخبار وتطورات سهم هوني ويل (HON)