فائقة التوصيل: Google وIBM
الدرس 15 من 23 في دورة «الكم». مجاني، مع رسوم متحركة واختبار.
ذرة رُسمت على شريحة
الكيوبت فائق التوصيل دارة صغيرة من الألمنيوم أو النيوبيوم على شريحة سيليكون. أهم جزء فيها وصلة جوزفسون، وهي طبقة عازلة رقيقة جدًا بين موصلين فائقين. عند التبريد الشديد يتصرف التيار في الدارة كجسم كمي ضخم واحد له مستويا طاقة: هما 0 و1. ذهبت جائزة نوبل في الفيزياء 2025 إلى جون كلارك وميشيل ديفوريه وجون مارتينيس عن تجارب الثمانينيات التي رأوا فيها لأول مرة هذه التأثيرات الكمية في دارة يمكن حملها باليد.
أبرد من الفضاء
يعمل هذا الكيوبت فقط عند نحو 10 ملي كلفن، أي أبرد من الفضاء المفتوح بمئات المرات. لهذا يلزم مبرّد تخفيف: «ثريا» متعددة المراحل كل مرحلة فيها أبرد من سابقتها، والشريحة معلقة في الأسفل. تمتد إلى كل كيوبت أسلاك من العالم الدافئ، وعددها كبير لدرجة أنه صار مشكلة هندسية قائمة بذاتها. حين ترى صورة «الثريا الذهبية» في مقالات الحواسيب الكمية، فهذا هو المبرد.
Google Willow: تحت العتبة
في ديسمبر 2024 كشفت Google عن شريحة Willow ذات 105 كيوبتات. الإنجاز الأهم ليس العدد. بنى الفريق كيوبتًا منطقيًا من عدد متزايد من الكيوبتات الفيزيائية: شبكات 3×3 ثم 5×5 ثم 7×7. ومع كل خطوة انخفض خطأ الكيوبت المنطقي إلى النصف تقريبًا. هذا يسمى «تحت العتبة»: كيوبتات أكثر تعني أخطاء أقل لا أكثر. حلم الفيزيائيون بهذا قرابة 30 عامًا. وعلى الشريحة نفسها شُغّلت عام 2025 خوارزمية Quantum Echoes من درس الجزيئات.
IBM: من رقم قياسي في العدد إلى الجودة
لدى IBM أكثر خريطة طريق علنية تفصيلًا. عام 2023 جاء Condor بـ1121 كيوبتًا، رقم قياسي في العدد لا في الجودة، فاتجهت الشركة نفسها نحو الجودة. عام 2025 صدر Nighthawk بـ120 كيوبتًا و218 وصلة قابلة للضبط، وLoon التجريبي لاختبار شيفرة تصحيح جديدة. التالي في الخطة: Kookaburra عام 2026 كأول وحدة مصححة الأخطاء، وCockatoo عام 2027 لربط الوحدات، وStarling عام 2029 بـ200 كيوبت منطقي و100 مليون عملية.
نقاط القوة والضعف
الميزة الكبرى لفائقة التوصيل هي السرعة: تُنفذ البوابة في عشرات النانوثانية، وتُصنع الشرائح على خطوط أشباه الموصلات المعتادة. العيوب: يلزم برد شديد، ويعيش الكيوبت نحو عُشر مللي ثانية، ويرتبط بجيرانه الأقرب فقط، فتنقل الكيوبتات البعيدة المعلومات عبر سلسلة. ومن هنا الاستراتيجية: كيوبتات كثيرة سريعة لكن «قصيرة العمر» مع تصحيح أخطاء قوي.
اختبر نفسك
- ما الأهم في نتيجة Google Willow عام 2024؟
الإجابة الصحيحة: مع نمو الشيفرة ينخفض خطأ الكيوبت المنطقي. «تحت العتبة» يعني أن إضافة كيوبتات إلى الشيفرة تقلل الأخطاء. بدون ذلك لا معنى للتوسع. - لماذا أصدرت IBM شريحة من 120 كيوبتًا بعد Condor ذي 1121؟
الإجابة الصحيحة: الجودة والوصلات أهم من مجرد عدد الكيوبتات. الكيوبتات المليئة بالضجيج بلا وصلات جيدة لا تفيد كثيرًا. حصل Nighthawk على 218 وصلة قابلة للضبط ومواصفات أفضل، وتليه وحدات مصححة الأخطاء. - ما العيب الهندسي الرئيسي للكيوبتات فائقة التوصيل؟
الإجابة الصحيحة: البرد الشديد وبحر من الأسلاك. نحو 10 ملي كلفن وأسلاك لكل كيوبت هي العائق الأكبر أمام ملايين الكيوبتات.