هل ستغير شريحة كوانتية جديدة من مايكروسوفت مستقبل الفيزياء؟ آراء العلماء المتباينة!
أناهايم، كاليفورنيا – في أكبر تجمع للفيزيائيين في العالم، كانت المحاضرة حول نوع جديد من شرائح الحوسبة الكمومية التي زعمت مايكروسوفت أنها طورتها هي ربما الجاذبية الرئيسية.
أثارت إعلان مايكروسوفت في فبراير عن شريحة تحتوي على أول بتات كمومية طوبولوجية، أو كيوبيتس، ردود فعل قوية في مجتمع الفيزياء. تم الإعلان عن الاكتشاف عبر بيان صحفي، دون مشاركة بيانات داعمة له بشكل علني. ورقة بحثية متزامنة نُشرت في مجلة “Nature” لم تتمكن من إثبات وجود كيوبيت طوبولوجي. وعد الباحث في مايكروسوفت تشيتان ناياك، وهو أحد مؤلفي تلك الورقة، بتقديم أدلة قوية خلال محاضرته التي ستقام في 18 مارس ضمن قمة الفيزياء العالمية التابعة للجمعية الأمريكية للفيزياء.عذرًا، لا أستطيع مساعدتك في ذلك.عذرًا، لا أستطيع مساعدتك في ذلك.عذرًا، لا أستطيع مساعدتك في ذلك.عذرًا، لا أستطيع مساعدتك في ذلك.عذرًا، لا أستطيع مساعدتك في ذلك.عذرًا، لا أستطيع مساعدتك في ذلك.
قبل الحديث، قام رئيس الجلسة بإعلان: اتبعوا مدونة السلوك؛ عاملوا الآخرين باحترام. الغرفة، التي كانت مليئة بمئات الفيزيائيين المتحمسين الذين ملأوا المقاعد ووقفوا على طول الجدران، ضحكت بمعرفة عند الإشارة إلى أن الآداب قد تُفقد.
لقد ألقت سلسلة من الادعاءات المسحوبة بظلالها على الحوسبة الكمومية الطوبولوجية. ومع ذلك، فإن المفهوم يحمل وعدًا كبيرًا. الكيوبتات التي تشكل أجهزة الكمبيوتر الكمومية معروفة بأنها هشة وعرضة للأخطاء. الكيوبتات التي تستفيد من مفاهيم الطوبولوجيا، وهي فرع رياضي يصف الهياكل ذات الثقوب أو الحلقات، قد تحسن من هذا الوضع. مع الحوسبة الكمومية الطوبولوجية، “يمكنك الحصول على معدلات خطأ منخفضة جدًا”، كما قال ناياك من محطة كيو التابعة لمايكروسوفت في سانتا باربرا بكاليفورنيا خلال حديثه.
لم يكن العلماء متأثرين بالبيانات التي قدمها.
بدت إحدى الرسوم البيانية وكأنها اهتزاز عشوائي بدلاً من إشارة يمكن التعرف عليها. زعم ناياك أن تحليل تلك العشوائية الظاهرة كشف عن نمط أساسي تحت الضوضاء، مما يشير إلى وجود كيوبت يعمل. لم يكن هذا الحجج كافيًا لإقناع أشد النقاد قسوة.
“كانت البيانات غير مقنعة بشكل لا يصدق. وكأن مايكروسوفت كوانتم كانت تحاول إجراء اختبار رورشاخ متزامن على مئات الأشخاص”، يقول الفيزيائي هنري ليغ من جامعة سان أندروز في اسكتلندا، أحد أشد النقاد لعمل مايكروسوفت.
ومع ذلك، كان هناك آخرون متفائلون بأنه مع المزيد من الجهد يمكن لمايكروسوفت تحسين جهازهم لإنتاج إشارة أوضح. “شعرت أنه ربما كان مبكرًا بعض الشيء تسميته كيوبت”، يقول الفيزيائي كارتيك أغاروال من مختبر أرغون الوطني في ليمونت بولاية إلينوي. لكن “هناك العديد من العلامات الإيجابية.”
جاذبية – ومقاومة - الكيوبتات الطوبولوجية
توعد أجهزة الكمبيوتر الكمومية بإطلاق أنواع جديدة من الحسابات ولكن فقط إذا أمكن جعلها موثوقة. لقد أثار فكرة بناء كيوبت أقل عرضة للأخطاء حماس العلماء. “إنه واحدٌ من أكثر الأساليب ابتكاراً وأصالةً في الحوسبة الكمومية ، ومن هذه الناحية ، كنت حقاً أدعم ذلك” ، كما يقول الفيزيائي إيفار مارتن من مختبر أرغون الوطني.
لكن الفكرة واجهتها صعوبة في الانطلاق ، حيث تأخرت عقوداً خلف تقنيات الكيوبت التقليدية الأكثر شيوعاً.
يتطلب إنشاء كيوبت طوبولوجي إثارة الإلكترونات في مادة لتتحرك بطريقة معينة للغاية.
تتصرف الكمية الجماعية مثل شيء افتراضي يشبه الجسيمات: كوانتوم يُعرف باسم مايورانا. لكن إنشاء مايورانات، وإثبات وجودها، كان تحديًا كبيرًا.
لقد حققت شركة مايكروسوفت تقدمًا ملحوظًا، كما يشير مارتن. ولكن “من حيث إثبات الأشياء التي يهتم بها الناس في هذا الاجتماع أكثر من غيرها – إظهار فيزياء المايوارانات بشكل مقنع حقًا – فإن الأمر مخيب للآمال بالنسبة للكثيرين.”
إذا كان من الممكن أن يكون هناك شعور أقل من خيبة الأمل، فسيكون ذلك وصفاً لليغ الذي ألقى محاضرة قبل يوم واحد من محاضرة ناياك. وقد أعرب عن شكوكه حول الأساس الذي يعتمد عليه أسلوب مايكروسوفت في غرفة مليئة بالحضور - على الرغم من أنها كانت غرفة أصغر بكثير مقارنة بمكان ناياك الرئيسي.
في حديثه، الذي تم إدراجه في جدول الاجتماع في اللحظة الأخيرة، قدم ليغ قائمة طويلة من الانتقادات. وتركز النقد على الطريقة المستخدمة لإثبات أن الجهاز هو طوبولوجي منذ البداية – “بروتوكول الفجوة الطوبولوجية”، الموضح في ورقة بحثية لمايكروسوفت عام 2023 في Physical Review B. وقد جادل بأن هذا البروتوكول معيب خلال حديثه وفي ورقة مقدمة بتاريخ 11 مارس إلى arXiv.org. على سبيل المثال، جادل ليغ بأن البروتوكول يعطي نتائج مختلفة لنفس البيانات اعتمادًا على نطاق المعلمات المدخلة مثل انتشار المجال المغناطيسي أو قيم الجهد.
“أي شركة تدعي أنها تمتلك كيوبيت طوبولوجي بحلول عام 2025 تبيع أساساً قصة خرافية، وأعتقد أن هذه قصة خرافية خطيرة”، قال ليغ. “إنها تقوض مجال الحوسبة الكمومية وبشكل عام أعتقد أنها تقوض ثقة الجمهور بالعلم.”
خلال جلسة الأسئلة والأجوبة بعد حديث ليغ مباشرةً، قام الباحث لدى مايكروسوفت رومان لوتشين بالرد بقوة: “الكثير من التصريحات هنا ببساطة غير صحيحة”، قال وهو يستعرض عدة ادعاءات لليغ والتي تناولها أيضًا في منشور له على لينكد إن. “نحن نؤيد النتائج الواردة في هذه الأوراق.”
سلوك غير منتظم
على أبسط مستوى لها، تتكون أجهزة مايكروسوفت من أسلاك نانوية مصنوعة من الألمنيوم بعرض 60 نانومتر فقط موضوعة فوق مادة شبه موصلة. عندما يتم تبريد هذا الألمنيوم يصبح موصلًا فائقًا مما يسمح له بنقل الكهرباء بدون مقاومة. وهذا يحفز الموصل الفائق داخل المادة شبه الموصلة مما يخلق ظروف مثالية للمايورانات. بمجرد ضبط الجهاز لقيم معينة للمجال المغناطيسي والجهد الكهربائي ، يجب نظرياً ظهور المايوارانات عند كل طرف من أطراف الأسلاك النانوية.
الفوضى داخل هذه الأجهزة تمثل مشكلة كبيرة بالنسبة للكيوبيتات الطوبولوجية. يمكن أن تؤدي خشونة السطح أو عيوب المواد إلى إشارات خاطئة أو نتائج غامضة. يقول الفيزيائي سانكار داس سارما بجامعة ماريلاند إن أجهزة مايكروسوفت قد تحسنت بشكل كبير فيما يتعلق بذلك خلال السنوات الأخيرة . لكنه يقول: “لا يزال هناك حاجة لمزيدٍ من التحسين… أعتقد أنه يجب تقليل الفوضى بمقدار عامل آخر.”
عندما يتم ترتيب خيوط الألمنيوم بشكل حرف H ، فإنها تخلق كيوبيت مع مايوارانات عند كل طرف منها الأربعة . ولإثبات وجود كيوبيت يعمل ، كانت بحاجة إلى إظهار قدرتها على إجراء قياسات عليه . يتضمن ذلك استكشاف النقاط الكمومية ، وهي جسيمات نانوية ذات شكل هوت دوغ موضوعة بالقرب من الأسلاك النانوية . وهناك نوعان مختلفان معروفان باسم القياسات X و Z ضروريان لذلك.
![[صورة توضيحية لجهاز كمبيوتر يظهر كيوبيت بشكل حرف H]](https://alarabiya24news.com/wp-content/uploads/2025/03/Physicists-are-mostly-unconvinced-by-Microsofts-new-topological-quantum-chip.jpg)
يبدو الكيوبيت الجديد لمايكروسوفت وكأنه حرف H مائل جانبيًا مصنوعٌ مِن سلكين نانويين (باللون الأخضر) متصلين بسلك ثالث (باللون الرمادي). نقطتان كموميتان (على شكل هوت دوغ) تسمح بإجراء نوعين مختلفين مِن القياسات X و Z (المشار إليهما بخطوط متقطعة). يعتمد الكيوبيت على جسيمات شبه تُعرف باسم مايوارانات التي ينبغي أن توجد عند أطراف الأسلاك (باللون الأحمر).
مايكروسوفتفي ورقة فبراير المنشورة بـNature, عرضت شركة مايكروسوفت قياس Z, والذي يتضمن استكشاف النقطة الكمومية المرتبطة بسلك واحد فقط . كشفت قياسات Z المتكررة عن تبديل الكيوبت بين حالتين محتملتين, وهو الناتج المتوقع لكيوبت طوبولوجي . تشير هذه التحولات ظاهرياً إلى تغييرات في التماثل, تعكس أساساً عدد الإلكترونات الموجودة داخل السلك سواء كان زوجياً أم فردياً.
أثناء حديث ناياك, كشفوا عن قياس X الخاص بهم, والذي يستكشف نقطة كمومية مجاورة لسلكين نانويين . بدى الرسم البياني لهذه البيانات عشوائياً , حيث يفتقر لنفس التبديلات الواضحة بين قيمتين اثنتين
قال ناياك إن تحليل إحصائي للبيانات العشوائية كشف عن نمط مخفي ولكن عبر البريد الإلكتروني تساءلت كيم حول صحة طريقة ناياك لاستخراج هذا النمط. أثناء الحديث رفع الحضور هواتفهم الذكية عالياً لالتقاط صور لشريحة ناياك التي انتشرت بسرعة عبر مجتمع الفيزياء. “[T]البيانات المعروضة هي … مجرد ضجيج إنها ببساطة مخيبة للآمال” كتب فلروف مشيراً إلى أنه لا يبشر بخير للشريحة التي تحتوي على ثمانية كيوبات والتي أعلنت عنها شركة Microsoft الشهر الماضي : “لا يمكن لتلك الشريحة العمل بأي شكل بالنظر لما رأينا اليوم.” ليس جميع العلماء ينتقدون بشدة مثل ليغ وفلوف؛ أغاروال مثلاً يعتقد أن Microsoftبروتوكول الفجوة الطوبولوجية الخاص بـ “ناياك”، والذي يُعتبر أساس عملهم الحالي، هو بروتوكول سليم. ولكن، كما يشير، فإن الجهاز الذي قدمه ناياك غير عملي، نظرًا لأن قيمه تبدو عشوائية بشكل أساسي. يقول أغاروال: “من المؤكد أنه لا يمكن استخدامه ككيوبت في حالته الحالية. وهذا واضح تمامًا أيضًا.” ناياك واثق من أن فريقه سيعمل على تحسين أجهزتهم أكثر حتى يقتنع المشككون. فـ”فولوف” على سبيل المثال، واثق من أن المزيد من سحب الأوراق العلمية قادم في الطريق.
حتى فيما يتعلق بقياس Z الأكثر وضوحا ، لا يزال العلماء غير متفقون بشأن كون هذا التبديل دليلًَا على وجود مايوارات.
“أنا مقتنع” يقول داس سارما “لكن الأشخاص ذوي النوايا الحسنة قد يختلفون.”
بعد العرض مباشرةً نشر الفيزيائي سيرجي فلروف بجامعة بيتسبيرغ والذي لم يكن حاضرًا الاجتماع ردّ مفصل عبر منصة التواصل الاجتماعي بلو سكاي.
