IBM تربط وحدتين تبريد فائقتي البرودة تمهيدًا لحاسوب كمّي متحمّل للأخطاء

أعلنت IBM أنها نجحت في جمع وحدتي تبريد كريوجينيتين وتبريدهما ضمن بيئة واحدة فائقة البرودة. وترى الشركة أن هذا الاختبار يمثل أساسًا لبنية يمكنها ربط مئات الشرائح الكمّية، بدل الاعتماد على ثلاجة واحدة ضخمة تكبر مع كل توسع في النظام.

ماذا أنجزت IBM؟

وصل النظام الموحّد، وفق المعلومات المتاحة، إلى درجات حرارة تقل عن 15 ميلي كلفن، بعد أن بلغ 4 كلفن خلال أقل من خمسة أيام. وتُعد هذه الدرجات شديدة الانخفاض ضرورية لتشغيل المعالجات الكمّية فائقة التوصيل.

وتعتمد الفكرة على تقسيم منظومة التبريد إلى وحدات قابلة للتكرار والربط، بدل بناء نظام تبريد أحادي أكبر في كل مرة. وتهدف IBM من خلال ذلك إلى إنشاء بيئة مشتركة وفائقة البرودة يمكنها استيعاب عدد متزايد من المعالجات وربط مئات الشرائح الكمّية في حاسوب أكبر.

أما المواصفات الدقيقة للحجم الإجمالي للنظام، أو تصميمه التفصيلي على هيئة صندوق، فلا تثبتها المواد المصدرية المتاحة بصورة مستقلة. لذلك لا يمكن التعامل معها بوصفها جزءًا مؤكدًا من الإنجاز المعلن.

لماذا يمثل التبريد المعياري مشكلة أساسية؟

لا تقتصر صعوبة توسيع الحواسيب الكمّية على زيادة عدد الكيوبتات. فكل توسع يتطلب أيضًا أسلاكًا إضافية للتحكم والقراءة، ومساحة أكبر للمكونات، ووصلات موثوقة تسمح للمعالجات بالتواصل والعمل معًا.

وتقول IBM، إلى جانب تقارير عن الإعلان، إن التصميم الجديد يوفر سعة أكبر للأسلاك ويقدم مسارًا لربط عدد أكبر بكثير من المعالجات. وبعبارة أبسط، تحاول الشركة تحويل نظام التبريد من قطعة هندسية ضخمة تُبنى لكل جهاز على حدة إلى وحدات يمكن تركيبها وتوسيعها بحسب الحاجة.

لكن النتيجة لا تعني أن IBM بنت بالفعل حاسوبًا كمّيًا واسع النطاق ومتحمّلًا للأخطاء. ما تحقق هو عرض لجزء مهم من البنية التحتية اللازمة، بينما لا تزال أداءات المعالجات، وتصحيح الأخطاء، والبرمجيات، وموثوقية النظام ككل بحاجة إلى التطور معًا.

ما وظيفة تقنية L-couplers؟

تستخدم IBM تقنية تُعرف باسم L-couplers، وهي وصلات ميكروويف بين الوحدات، صُممت لتمكين العمليات الحسابية عبر الشرائح والوحدات والأنظمة المختلفة. وتقول الشركة إن هذه التقنية قد توسع قدرة المعالجة في الأنظمة التي تضم عدة وحدات لمعالجة المعلومات الكمّية، وتمهد لاحقًا لبنى متحمّلة للأخطاء.

عمليًا، يفترض أن تسمح هذه الوصلات لعناصر معالجة كمّية منفصلة بالعمل كجزء من نظام واحد، بدل أن تبقى أجهزة معزولة. وهذه الطبقة البينية ضرورية لتحويل التبريد المعياري إلى حوسبة كمّية موزعة قابلة للاستخدام.

كيف يرتبط الإنجاز بخطة Quantum Starling؟

تضع IBM هذا العرض ضمن خارطة طريقها نحو Quantum Starling، وهو حاسوب كمّي واسع النطاق ومتحمّل للأخطاء تخطط الشركة لتقديمه في عام 2029. ووفق خارطة الطريق المنشورة، يُفترض أن يتمكن Starling من تشغيل دوائر كمّية تضم 100 مليون بوابة كمّية على 200 كيوبت منطقي.

وتعتمد هذه الخطة على مجموعة تقنيات مترابطة، لا على التبريد وحده. فهي تتطلب معالجات معيارية، وسعة كبيرة من أسلاك التحكم والقياس، واتصالات بين الوحدات، وأنظمة لتصحيح الأخطاء تعمل جميعًا كمنظومة واحدة. ويعالج ربط الوحدتين جانب البيئة الفيزيائية فائقة البرودة، بينما توفر L-couplers طبقة الاتصال بين الوحدات.

وذكر أحد التقارير هدفًا لدى IBM يتمثل في الوصول إلى ما لا يقل عن 1,000 كيوبت قابل للبرمجة بحلول عام 2027. غير أن ذلك هدف مستقبلي وليس نتيجة أثبتها إعلان ربط وحدتي التبريد. كما لا تقدم الأدلة المتاحة تأكيدًا مستقلًا لتوقيت تركيب معالجات Quantum Nighthawk، ولذلك لا يمكن تثبيت ادعاء تركيبها «لاحقًا هذا العام».

ماذا يثبت الإعلان، وماذا لا يثبت؟

• ما تم عرضه: ربط وحدتي تبريد كريوجينيتين وتبريدهما ضمن بيئة واحدة.
• الأداء المعلن: الوصول إلى أقل من 15 ميلي كلفن، مع بلوغ 4 كلفن خلال أقل من خمسة أيام.
• النطاق المستهدف: بنية مشتركة يمكنها ربط مئات الشرائح الكمّية.
• التقنية المساعدة: وصلات L-couplers للاتصال بين الشرائح والوحدات والأنظمة.
• ما لم يثبته هذا الاختبار: بناء حاسوب كمّي متحمّل للأخطاء، أو تحقيق أداء واسع النطاق للكيوبتات المنطقية، أو اكتمال منظومة تصحيح الأخطاء.

تكمن أهمية الإعلان الأساسية في التصميم المعماري. فـIBM تحاول جعل العتاد الكمّي قابلًا للتوسع عبر ربط أنظمة تبريد معيارية، بدل التعامل مع كل جهاز أكبر باعتباره ثلاجة ضخمة مصممة خصيصًا. وإذا نجحت الشركة في الجمع بين هذه البنية التحتية ومعالجات عالية الأداء وتصحيح أخطاء موثوق، فقد يصبح الاختبار خطوة مهمة على طريق Quantum Starling. أما في الوقت الحالي، فمن الأدق اعتباره إنجازًا هندسيًا ضروريًا على الطريق، لا الحاسوب الكمّي النهائي نفسه.