انظر داخل جهاز الكمبيوتر الكمي

في الكمبيوتر الكمي أو الحوسبة الكمية، من أجل العمل مع الكيوبتات لفترات طويلة من الزمن، يجب أن تظل باردة جدًا. حيث أنه يمكن أن تؤدي أي حرارة في النظام إلى حدوث خطأ. ولهذا السبب تم تصميم أجهزة الكمبيوتر الكمي لإنشاء وتشغيل درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق.

ما هو الكيوبت

في الحوسبة الكمية، الكيوبت أو البت الكمي (أحيانًا qbit) هي الوحدة الأساسية للمعلومات الكمية . وهي النسخة الكمومية للبت الثنائي الكلاسيكي المتحقق فعليًا باستخدام جهاز ثنائي الحالة. للتوضيح و بالمقارنة مع البيت الرقمي:

يتم استخدام رقم ثنائي، يتميز بالرقم 0 و 1 ، لتمثيل المعلومات في أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية. عند حساب المتوسط على كلتا الحالتين (0،1)، يمكن أن يمثل الرقم الثنائي ما يصل إلى بت واحد. حيث يمثل البت الوحدة الأساسية للمعلومات. في تقنيات الكمبيوتر الكلاسيكية، يتم تنفيذ البت المعالج بواسطة أحد مستويين من الجهد المنخفض للتيار المستمر. وأثناء التبديل من أحد هذين المستويين إلى الآخر، يجب تمرير ما يسمى بالمنطقة المحظورة بأسرع ما يمكن.

هناك نتيجتان محتملتان لقياس كيوبت – عادةً ما يتم أخذ القيمة “0” و “1”، مثل رقم بت أو رقم ثنائي. مع ذلك، في حين أن حالة البت يمكن أن تكون إما 0 أو 1. فإن الحالة العامة للكيوبت وفقًا لميكانيكا الكم يمكن أن تكون تراكبًا متماسكًا لكليهما. علاوة على ذلك، في حين أن قياس البت الكلاسيكي لن يزعج حالته، فإن قياس البت الكمي من شأنه أن يدمر تماسكه ويزعج حالة التراكب بشكل لا رجعة فيه. من الممكن تشفير بت واحد بالكامل في كيوبت واحد. ومع ذلك، يمكن للكيوبت أن يحتوي على مزيد من المعلومات.

ماذا يوجد داخل جهاز الكمبيوتر الكمي

وإليك نظرة على كيفية قيام ثلاجة التخفيف للكمبيوتر الكمي، المصنوعة من أكثر من 2000 مكون. باستغلال خصائص الخلط للإثنين من النظير الفيزيائي للهيليوم لإنشاء مثل هذه البيئة للكيوبتات الموجودة بداخلها.

1. مكبر إشارة كبيوبيت
يتم تبريد إحدى مرحلتي التضخيم إلى درجة حرارة 4 كلفن.

2. خطوط إدخال الميكروويف
يتم تطبيق التوهين في كل مرحلة في الثلاجة من أجل حماية الكيوبتات من الضوضاء الحرارية أثناء عملية إرسال إشارات التحكم والقراءة إلى المعالج.

3. خطوط متحدة المحور فائقة التوصيل
من أجل تقليل فقد الطاقة، فإن الخطوط المحورية التي توجه الإشارات بين مرحلتي التضخيم الأولى والثانية مصنوعة من موصلات فائقة.

4. عوازل مبردة
تعمل العوازل المبردة على تمكين إشارات الكيوبت من المضي قدمًا مع منع الضوضاء من المساس بجودة الكيوبت.

5. مضخمات الكم
مضخمات الكم داخل درع مغناطيسي تلتقط وتضخم إشارات قراءة المعالج مع تقليل الضوضاء.

6. غطاء مغناطيس كريوبيرم
يجلس المعالج الكمي داخل درع يحميه من الإشعاع الكهرومغناطيسي من أجل الحفاظ على جودته.

7. غرفة الخلط
توفر حجرة الخلط الموجودة في الجزء السفلي من الثلاجة طاقة التبريد اللازمة لتخفيض درجة حرارة المعالج والمكونات المرتبطة به إلى 15 مليون كلفن وهي أبرد من الفضاء الخارجي.

مصدر المعلومات التركيبية، شركة اي بي ام المتطورة في صناعة الكمبيوتر الكمي.