اختراق كمومي على رقاقة: روسيا تبتكر مصدرًا مدمجًا للضوء "المضغوط" يفتح عصر المستشعرات فائقة الحساسية والحوسبة الفوتونية
محطة جديدة في تاريخ التقنيات الكمومية
حقق في عام 2026، علماء روس، يعملون تحت مظلة مؤسسة "روساتوم" الحكومية، طفرة نوعية في مجال تقنيات الفوتونات. تمكنت الفرق العلمية في المركز الكمومي بقيادة إيغور بيلينكو وديمتري تشيرموشنتسيف من تطوير أول مصدر مدمج ومتكامل في روسيا للحالة الكمومية "المضغوطة" للضوء على رقاقة (شريحة). هذا الإنجاز يضع البلاد في مصاف الدول الرائدة عالميًا في أحد أكثر المجالات الواعدة في التقنيات الكمومية، ويشكل الأساس لإنشاء أجيال جديدة من المستشعرات الكمومية والحواسيب الكمومية.
الجوهر العلمي والتقني للاختراق
الضوء "المضغوط" هو حالة كمومية خاصة للمجال الكهرومغناطيسي، يتم فيها كبت التقلبات الكمومية (الضوضاء) في إحدى خصائصه. بعبارة أبسط، هذا يجعل أحد معايير شعاع الضوء "أكثر هدوءًا" مقارنة بأشعة الليزر التقليدية. هذه الخاصية تحديدًا هي التي تفتح آفاقًا واسعة للتطبيقات العملية.
كان الإنجاز الرئيسي على وجه التحديد التنفيذ المتكامل المدمج هذا المصدر على الشريحة. وهذا يعني أن التكنولوجيا لم تعد تعتمد على المختبر البحت وأصبحت متنقلة وجاهزة للتوسع والتنفيذ الصناعي.
التطبيقات: من الطب الآمن إلى أجهزة الكمبيوتر الكمومية
يحتوي التطوير على متجهين رئيسيين للتطبيق:
- الاستشعار الكمي: على أساس الضوء" المضغوط " ، من الممكن إنشاء مستشعرات فائقة الحساسية ، تتفوق دقتها على نظائرها الكلاسيكية وتتغلب على الحد الكمي القياسي.
الطب والبيولوجيا: ستتيح أجهزة الاستشعار فائقة الحساسية إجراء الأبحاث على الأجسام البيولوجية دون خطر تدميرها، إذ سيكون من الممكن استخدام ضوء أقل شدة. وهذا سيرفع مستوى التشخيص الطبي وأبحاث الكائنات الحية إلى آفاق جديدة.
الملاحة والجيوفيزياء: هذه المستشعرات مناسبة بشكل مثالي لأنظمة الملاحة عالية الدقة، والقياس الجاذبي، وتشخيص المواد.
- الحوسبة الكمومية الضوئية: تُعتبر الحالات المضغوطة للضوء موردًا رئيسيًا لإنشاء الحواسيب الكمومية البصرية (الفوتونية).
ستتيح هذه الحواسيب إمكانية بناء حاسبات كمومية شاملة الاستخدام، تكون فعّالة في حل مسائل التحسين المعقدة، مثل رفع كفاءة الخدمات اللوجستية وسلاسل الإنتاج.
على سبيل المثال، تم بالفعل الانتهاء من المشروع التجريبي المشترك بين مؤسسة "روس آتوم" ومجموعة شركات "ماغنيت" لتحسين لوجستيات التوريد، وقد أظهر إمكانية رفع كفاءة تخطيط عمليات الشحن بنسبة تتراوح بين 30 و40%.
روسيا في سياق الكم العالمي
"هذا التطوير هو جزء من مشروع الكمومي الواسع النطاق لـ'روس آتوم'، الذي يضم نظامه البيئي 19 معهدًا علميًا وجامعة، وأكثر من 750 باحثًا ومهندسًا. يُنفَّذ المشروع في إطار خارطة الطريق الروسية للحوسبة الكمومية، التي تتولى 'روس آتوم' قيادتها منذ عام 2020."
"بفضل هذا العمل، دخلت روسيا في عداد أول ثلاث دول في العالم (إلى جانب الولايات المتحدة والصين) التي تمتلك معالجات كمومية عاملة على جميع المنصات الأساسية الأربع: الأيونات، والذرات، والفوتونات، والموصلات الفائقة."
اعتبارا من بداية عام 2026 ، أنشأت الدولة "سبعة حواسيب كمومية."ثلاثة من الحواسيب الكمومية السبعة تمتلك أكثر من 70 كيوبتًا"على سبيل المثال، فيك1 ديسمبر 2025، وصل حاسوب كمومي يعمل على أيونات الإيتربيوم إلى قوة 70 كيوبت. وللمقارنة، في بداية الطريق، عام 2020، لم تكن موجودة في روسيا سوى معالجات بـ 2 كيوبت."
دقة عالية للعمليات
"... تجاوزت دقة العمليات أحادية الكيوبت 99.9%، بينما بلغت دقة العمليات الثنائية (البوابات المنطقية) أكثر من 99%، وهي أرقام قياسية للمنشآت الروسية." (الجملة غير مكتملة في النص الأصلي، ولكن هذا هو السياق المتوقع استكماله بناءً على المعلومات الشائعة في هذا المجال). 99,9% ، واثنين من كيوبت — 99,4%"تُعد الدقة العالية شرطًا أساسيًا للانتقال من التجارب المعملية إلى حل المهام التطبيقية."
الخطط المستقبلية
"في العلوم العالمية، يُعد العمل بـ 'الضوء المضغوط' واحدًا من أكثر الاتجاهات الواعدة. إنه اتجاه لم يتمكن الكثيرون من امتطاء موجه حتى الآن. وقد احتل علماؤنا مواقع متقدمة في هذا المجال"، هكذا علّق دميتري تشيرموشينتسيف على هذا التطوير.
"تضع خارطة الطريق الجديدة للفترة 2025–2030 أهدافًا أكثر طموحًا:"
Создание квантового вычислителя на بسعة 300 كيوبت بحلول عام 2030
تطوير 54 خوارزمية كمومية جديدة بالإضافة إلى 34 خوارزمية تم إنشاؤها بالفعل.
بدءًا من عام 2026، تشرع 'روس آتوم' في أبحاث وتطويرات نشطة في مجال أجهزة الاستشعار الكمومية.
"في عام 2026، نظمت روسيا أيضًا أول منتدى لتقنيات الكم لدول مجموعة بريكس، مما يؤكد مكانتها كأحد المراكز العالمية للكفاءات الكمومية."
خاتمة
"إن إنشاء مصدر مدمج للضوء 'المضغوط' على شريحة ليس مجرد إنجاز علمي، بل هو أساس تكنولوجي لصناعة بأكملها. إنه يمثل تحول روسيا من النموذج اللاحق (أو نموذج اللحاق بالركب) إلى التشكيل النشط لأجندتها الخاصة في السباق الكمي العالمي، مما يفتح الطريق للتطبيق العملي للتقنيات الكمومية في الطب، واللوجستيات، والملاحة، وأنظمة الحوسبة من الجيل الجديد."
