تعد Microsoft من بين الشركات التي تستثمر في أبحاث الحوسبة الكمومية. على عكس Google أو IBM أو حفنة من الشركات الناشئة التي بنت نماذج أولية صاخبة من الدوائر أو الأيونات أو الفوتونات فائقة التوصيل ، تحاول الشركة بناء كمبيوتر كمي باستخدام كائنات تعرف باسم جسيمات ماجورانا – وهي أنماط مميزة من الإلكترونات في جهاز صغير. الأسلاك التي يدعي المؤيدون أن لها مزايا أساسية على التصميمات المنافسة.

المصيد؟ لم يستطع أحد على الإطلاق حث الإلكترونات على تكوين جسيم ماجورانا. الآن ، تبدو التوقعات أكثر قتامة: في وقت سابق من هذا الشهر ، باحثون تابعون لمايكروسوفت تراجع عن مقال صحفي تم نشره على نطاق واسع في عام 2018 في الطبيعة التي ادعت وجود دليل تجريبي قوي على أنهم صنعوا الجسيم. الورقة التي غطت جيزمودو في ذلك الوقت ، خضع لعملية مراجعة النظراء في Nature ، حيث يوصي اثنان إلى ثلاثة من المراجعين الخبراء مجهولي الهوية للمؤلفين بنشر مخطوطة أو رفضها أو مراجعتها. كتب المؤلفون في التراجع: “نعتذر للمجتمع لعدم كفاية الدقة العلمية في مخطوطتنا الأصلية”. الإشارة التي قدموها كتوقيع جسيم ماجورانا عانت من خطأ في القياس ، مما أدى إلى إبطال نتائجهم.

كما أجرت جامعة دلفت في هولندا ، وهي المؤسسة الرئيسية لليو كوينهوفن ، الفيزيائي والموظف الذي قاد التجربة ، تحقيقًا مستقلاً حول عمل الفريق. في أبلغ عن نُشر في يوم التراجع ، وجد فريق التحقيق أن مجموعة Kouwenhoven اختارت بياناتهم بطريقة منحازة ، بحيث بدت قياساتهم أكثر إقناعًا. (لم يستجب Kouwenhoven لطلب التعليق).

وجد التحقيق أن الفريق لم يقصد التضليل. قال الفيزيائي باتريك لي من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، والذي كان جزءًا من التحقيق المستقل: “لقد كانوا قذرون نوعًا ما”. “لا أجد طريقة أفضل لوصفها.”

صمم المؤلفون تجربتهم بناءً على أوراق نظرية سابقة. تنبأت هذه الأوراق بأنه ، في ظل الظروف المناسبة ، يجب أن يتشكل جسيمان من ماجورانا ، يتصرف كل منهما مثل نصف إلكترون ، على طرفي سلك أشباه الموصلات ملفوف في غلاف مصنوع من موصل فائق. لصنع كيوبت – اللبنة الأساسية للحاسوب الكمومي – يمكنك بعد ذلك ترميز المعلومات عن طريق تبديل مواضع نصف الإلكترونين على السلك ، في عملية تشبه تجديل الشعر. يمكن أن يمثل التبديل من اليمين إلى اليسار 1 ، ويمكن أن يمثل اليسار على اليمين 0. الجهاز المصنوع من Majoranas يُعرف باسم الكمبيوتر الكمي الطوبولوجي. نظرًا لأن هذه المعلومات مشفرة في اتجاهات الجسيمين وليس كخصائص متأصلة للجسيمات نفسها ، فمن المفترض أن يكون الكمبيوتر الكمومي الطوبولوجي أقل عرضة للأخطاء من تصميمات الكيوبت الحالية. ومع ذلك ، لم ينجح أحد حتى الآن في إنشاء كيوبت طوبولوجي ، ناهيك عن جهاز كمبيوتر.

ما هو الحاسوب الكمومي وكيف يجب أن أكون متحمسًا؟

لن يجلسوا أبدًا على مكتبك ، وبالتأكيد لن يتناسبوا مع جيبك أبدًا. اليوم،…

اقرأ أكثر

على الرغم من مشاركة شركات التكنولوجيا الاستهلاكية ذات الأسماء الكبيرة ، إلا أن الحوسبة الكمومية لا تزال مجالًا بحثيًا إلى حد كبير. بينما أنتجت بعض الشركات نماذج أولية صغيرة لأجهزة الكمبيوتر الكمومية ، لا تستطيع أجهزة الكمبيوتر الكمومية حل المشكلات المفيدة. أحد قيودهم الرئيسية هو أنهم لا يستطيعون تنفيذ الخوارزمية الأكثر تصميمًا بشكل مثالي دون ارتكاب أخطاء ، ولا يعرف الخبراء كيفية تصحيح هذه الأخطاء.

أشار تقرير جامعة دلفت إلى أن المؤلفين كانوا متحمسين للغاية للعثور على جسيم ماجورانا حتى أنهم خدعوا أنفسهم بالاعتقاد بأنهم رأوه. نقل المحققون عن الفيزيائي ريتشارد فاينمان قوله: “المبدأ الأول هو أنه لا يجب أن تخدع نفسك – وأنت أسهل شخص يخدع”.

بدأت الشكوك حول العمل في وقت مبكر من نوفمبر 2019 ، عندما وجد الفيزيائي سيرجي فرولوف من جامعة بيتسبرغ أنه لا يستطيع تكرار النتائج التجريبية للورقة. بالشراكة مع فنسنت موريك من جامعة جنوب ويلز ، طلب فرولوف من فريق كوينهوفن مشاركة بياناتهم ، ووجدوا أن الورقة الأصلية تحتوي على بيانات منتقاة بشكل غير صحيح. قال فرولوف: “أصبح من الواضح أنه لا يوجد مبرر لمزاعمهم”. نبه فرولوف وموريك المؤلفين و Nature ، وأدى تحليلهما إلى إجراء تحقيق مستقل ، وفي النهاية سحب الورقة البحثية في 8 مارس 2021.

قال متحدث باسم Nature في بيان: “نحن ملتزمون بتحديث السجل العلمي عند الاقتضاء ، من أجل توفير الوضوح لقرائنا ، ونسعى إلى القيام بذلك بمجرد توفر المعلومات الكافية لتحديد أفضل مسار للعمل. ومع ذلك ، غالبًا ما تكون هذه المشكلات معقدة ونتيجة لذلك ، قد يستغرق المحررون والمؤلفون وقتًا لحلها بالكامل “.

قال لي إن التراجع هو “دعوة للاستيقاظ” للباحثين والمجتمع ليكونوا أكثر حرصًا في نشر نتائجهم التجريبية.

وفقًا لي ، فإن زوال هذه الورقة البحثية لا يقضي على الحوسبة الطوبولوجية. “إذا قرأت الصحافة الشعبية ، تحصل على فكرة أن هذا [retraction] كان عرضًا رائعًا ، وقد سقطت مايكروسوفت على وجهها ، والاستثمار فاشل “. “أعتقد أن هذا ليس صحيحًا.”

في الورقة البحثية ، أجرى الفيزيائيون نسخة أكثر صعوبة من تجربة تُجرى عادةً في فصل الفيزياء التمهيدية: تطبيق جهد عبر سلك وقياس مقاومته الكهربائية. في حالتهم ، استخدموا سلكًا نانويًا ، أدق بمئات المرات من شعرة الإنسان ، مصنوعًا من أنيمونيد الإنديوم ملفوفًا بألمنيوم فائق التوصيل وحافظ على البرودة الشديدة ، بالقرب من الصفر المطلق. (من الناحية الفنية ، قام الفريق بقياس توصيل المادة ، وهو الرقم 1 مقسومًا على المقاومة).

وفقًا لبعض التوقعات النظرية ، عندما تشكل إلكترونات الأسلاك النانوية جسيم ماجورانا ، يجب أن تستقر موصلية الأسلاك النانوية عند قيمة معينة أثناء خفض الجهد عبر الجهاز إلى الصفر. زعمت ورقة 2018 مراقبة هذه الهضبة.

بعد ذلك ، أخبر بعض أعضاء الفريق الجمهور أنهم صنعوا جسيم ماجورانا. “الآن ، يقدم العلماء دليلًا واضحًا على وجود ماجورانا مما يمهد الطريق نحو بتات ماجورانا الكمومية ،” كما جاء في بيان صحفي أصدرته جامعة دلفت عند نشر البحث. “تختتم هذه التجربة فصلاً في البحث عن جسيمات ماجورانا.” بعد وقت قصير من نشر الورقة ، قالت جولي لوف ، مديرة تطوير أعمال الحوسبة الكمومية في Microsoft ، لبي بي سي إن الشركة سيكون لديها كمبيوتر كمي تجاري “في غضون خمس سنوات”. قال الفيزيائي ديفيد جولدهابر جوردون من جامعة ستانفورد ، والذي كان جزءًا من فريق التحقيق بجامعة دلفت ، إن معظم علماء الفيزياء تعاملوا مع نتائج الورقة البحثية على أنها “مسدس دخان” لجسيم ماجورانا.

لكن الهضبة لم تكن علامة قاطعة على ماجورانا على الإطلاق – وكان بعض الفيزيائيين يعرفون ذلك. يمكن للإلكترونات التي تتصرف بطرق أخرى أيضًا أن تظهر هذه الهضبة. قال فرولوف إن بعض علماء الفيزياء قد اقترحوا حتى أن ماجورانا لن تسبب هضبة على الإطلاق.

بعبارة أخرى ، بالغ الفريق والتغطية الإعلامية التي أعقبت ذلك في المبالغة في تقدير النتيجة. قال فرولوف: “من وجهة نظري ، لم تكن هذه ورقة مهمة ، حتى لو كانت صحيحة”.

فرولوف قلق بشأن ما تعنيه الدعاية السلبية لبقية المجال. قال “هذا النوع من التراجع يمكن أن يعجل بأشياء سلبية للحقل بأكمله ، مثل المنح الملغاة”. وقد تم رفض أحد مقترحات المنحة التي قدمها في شهر يناير لأن أحد المراجعين قال إن التقنية التجريبية التي يستخدمها – وهي نفس التقنية التي استخدمها مؤلفو ورقة ماجورانا – قد فقدت مصداقيتها ، على حد قوله. قال فرولوف: “لا يوجد خطأ في هذه التقنية”.

التراجع يشمل المؤلفين ، وليس استراتيجيتهم الأساسية. قال غولدهابر جوردون: “ليس لدي شك بشكل أساسي ، أنه عندما يتم وضع المكونات الصحيحة معًا ، يجب أن توجد ماجورانا”.

تقدم الورقة والسحب اللاحق دراسة حالة عن كيفية سير العملية العلمية في العالم الحقيقي. يمكن القول ، في هذه الحالة ، نجحت العملية. ظهرت الحقيقة في النهاية: تراجع فريق Kouwenhoven عن ورقته وشرح الخطأ الذي حدث. كما أثارت الحلقة علمًا جديدًا. في يناير من هذا العام ، فرولوف نشرت ورقة في Nature Physics يوضح بالتفصيل كيف يمكن لفريقه إعادة إنشاء الهضبة عبر ظاهرة إلكترونية مختلفة. قام الفيزيائي سانكار داس سارما من جامعة ميريلاند ، وهو أحد المؤلفين المشاركين في الورقة التي تم سحبها ، مؤخرًا صدر عمل نظري جديد مشيرًا إلى أن التجربة تتطلب مواد بها شوائب أقل بكثير لإنشاء ماجورانا.

قال داس سارما: “هذا أفضل مثال على العملية العلمية التي رأيتها في حياتي”. (عمل داس سارما في القسم النظري بالورقة ، والذي أكد لي أنه لم يكن محورًا لتحقيق جامعة دلفت).

لكن التراجع يظهر أيضًا أن العملية العلمية “هشة” ، حسب قول غولدهابر-جوردون. قلة قليلة من الناس لديهم الخبرة حتى للقبض على أخطاء المجموعة. قال: “نقطة الخطر في نظامنا العلمي هي أنه من الصعب للغاية تقييم ادعاءات الآخرين”.

يمكن لفرولوف وموريك تقييم التجربة التي تم التراجع عنها لأنهما كانا يعملان مع كوينهوفن. ولكن حتى مع خبرتهم ، كانت العملية مضيعة للوقت ومرهقة. قال فرولوف: “نحاول أن نجعل العملية العلمية تعمل ، وهي صعبة للغاية”.

عند اختيار الكشف عن خطأ المجموعة ، كان على فرولوف وموريك – وهما أقل رسوخًا في حياتهم المهنية من كوينهوفن – وضع سمعتهما المهنية على المحك. ومما زاد الأمور تعقيدًا أن فرولوف قال إن كوينهوفن ساعده في بداية حياته المهنية. قال فرولوف: “لقد لعب دورًا كبيرًا في حياتي”. “لقد عزز مسيرتي من خلال السماح لي بالعمل في مجموعته.”

الآن ، علاقته مع معلمه السابق معلقة في طي النسيان. “في نوفمبر 2019 ، التقينا في مؤتمر. ضحكنا؛ شربنا البيرة. قال فرولوف. “والآن لا يمكنني تخيل حدوث ذلك مرة أخرى.”

“لقد تطلب الأمر شجاعة وكثيرًا من العمل من أجله [Frolov and Mourik] قال لي “للمضي قدمًا ودفع هذا الأمر”.

يخطط فرولوف للتحقق من تجربة أخرى ، على أمل أن يردع الآخرين في الميدان عن المزيد من الإهمال.

يبدو أن مايكروسوفت تلتزم بالمسار. كتب Zulfi Alam ، نائب رئيس Microsoft Quantum ، في بيان على ينكدين.

يقارن داس سارما السعي وراء جسيم ماجورانا باكتشافات الفيزياء الأساسية الأخرى. استغرق علماء الفيزياء 15 عامًا فقط لاكتشاف بوزونات W و Z و 100 عام لقياس موجة الجاذبية بعد أن توقع المنظرون وجود كل منها. “كم من الوقت سوف يستغرق؟ قال داس سارما. “لا أريد تكوين رقم.”