الأيونات والذرات المتعادلة
الدرس 16 من 23 في دورة «الكم». مجاني، مع رسوم متحركة واختبار.
كيوبت صنعته الطبيعة
النهج الكبير الثاني: استخدام ذرة حقيقية. يُنزع منها إلكترون واحد فتصير أيونًا مشحونًا يمكن لمجال كهربائي أن يمسكه في الفراغ كمهد غير مرئي. مستويا طاقة داخل الأيون هما 0 و1، والبوابات تُصنع بنبضات ليزر دقيقة. الورقة الرابحة: كل أيونات العنصر الواحد متطابقة بطبيعتها. الكيوبتات فائقة التوصيل يختلف كل منها قليلًا بسبب التصنيع، أما الأيونات فلا عيوب فيها.
Helios: أرقام قياسية في الدقة
رائدة نهج الأيونات هي Quantinuum. في نوفمبر 2025 أطلقت Helios: 98 أيون باريوم، ولأن الأيونات يمكن تحريكها يستطيع أي كيوبت الارتباط بأي آخر. دقة بوابة الكيوبتين 99.921%. وبُني عليه 48 كيوبتًا منطقيًا مصحح الأخطاء. وفي أكتوبر 2026 أعلنت الشركة دقة عملية منطقية 99.9995%، أفضل بعشر مرات من رقمها القياسي. الآلات التالية في الخطة: Sol عام 2027 وApollo عام 2029.
الذرات المتعادلة: آلاف الكيوبتات
النهج الثالث: ذرات متعادلة عادية مثل الروبيديوم أو السيزيوم. يمسك كل ذرة شعاع ليزر مركّز يسمى الملقط البصري. تُرتب الذرات في شبكة كالبكسلات على الشاشة، فيسهل الحصول على آلاف الكيوبتات. عام 2025 بنى Caltech مصفوفة من 6100 ذرة. وعرض فريق من هارفارد وMIT وQuEra نظامًا بأكثر من 3000 كيوبت عمل أكثر من ساعتين متواصلتين: كانت الذرات المفقودة تُعوَّض أثناء العمل، حتى 300,000 في الثانية.
القوة الخارقة للذرات: يمكن تحريكها
يمكن تحريك الملاقط الليزرية، فـ«تقترب» الذرات من الجار المطلوب أثناء الحساب نفسه. هذه ميزة هائلة لتصحيح الأخطاء: يمكن إعادة ترتيب الروابط بما يناسب الشيفرة. في مارس 2026 قدّر فريق Caltech أن خوارزمية شور على هذه الذرات قد تحتاج 10–20 ألف كيوبت فقط. إنه حساب وليس آلة جاهزة، لكن الصناعة تفاعلت: في العام نفسه أنشأت Google فريقها الخاص للذرات المتعادلة، وتبني Microsoft آلة مع Atom Computing.
من الأقوى في ماذا
بتبسيط: فائقة التوصيل الأسرع، بوابات في نانوثوانٍ، لكن كيوبتاتها أكثر ضجيجًا ولا ترتبط إلا بالجيران. الأيونات الأدق وترتبط كل مع كل، لكن بواباتها أبطأ ولا يتسع فخ واحد لأيونات كثيرة. الذرات الأكثر قابلية للتوسع، يسهل جمع الآلاف منها وإعادة ترتيبها، لكنها أبطأ أيضًا وتضيع أحيانًا. لم يفز أي نهج بعد، لذا يراهن الكبار على عدة نُهج معًا.
اختبر نفسك
- بماذا تتفوق كيوبتات الأيونات جوهريًا على فائقة التوصيل؟
الإجابة الصحيحة: كل الأيونات متطابقة وترتبط كل مع كل. الطبيعة تجعل الأيونات متطابقة، وتحريكها يتيح الربط بين أي كيوبتين. ومن هنا أرقام الدقة القياسية. - لماذا يهم تحريك الذرات لتصحيح الأخطاء؟
الإجابة الصحيحة: يمكن إعادة ترتيب الروابط وفق الشيفرة. الشيفرات الفعالة تحتاج روابط أبعد من الجيران. الذرات المتحركة تمنح هذه المرونة، ولهذا تقديرات شور عليها منخفضة جدًا. - أي نهج سيفوز؟
الإجابة الصحيحة: غير معروف بعد؛ لكل نهج نقاط قوته. السرعة والدقة والحجم لم تجتمع بعد في نهج واحد. لذلك تراهن Google وMicrosoft وغيرهما على عدة نُهج.
← فائقة التوصيل: Google وIBM الفوتونات وماجورانا والسيليكون →