المصدر: جامعة إنسبروك
الفكرة الأساسية
طور الباحثون في جامعة إنسبروك (University of Innsbruck) طريقة جديدة للتعلم الآلي لبرمجة أجهزة الكمبيوتر الكمومية. باستخدام النماذج التوليدية*، وتحديدًا نماذج الانتشار*، يمكنهم إنشاء دوائر كمومية* بناءً على الأوصاف النصية للعمليات الكمية. تتغلب هذه الطريقة على صعوبات التدريب التقليدية وتوفر دقة ومرونة عالية. تم تصميم الدوائر المولدة لتناسب الأجهزة المحددة، مع الأخذ بالاعتبار اتصال الكيوبت، كما يمكن إنتاجها بتكلفة أكثر فعالة. يمثل هذا التقدم، المنشور في مجلة Nature Machine Intelligence، خطوة مهمة في تحقيق إمكانات الحوسبة الكمومية.
تفاصيل القصة
حققت الحوسبة الكمومية قفزة كبيرة إلى الأمام بفضل الباحثين من جامعة إنسبروك (University of Innsbruck). لقد كشفوا عن طريقة جديدة تستفيد من التعلم الآلي لإعداد العمليات الكمومية على جهاز كمبيوتر كمي معين. تسلط هذه الدراسة، المنشورة في مجلة Nature Machine Intelligence، الضوء على نموذج توليدي جديد للعثور على التسلسل المناسب للبوابات الكمومية اللازمة لتنفيذ عملية كمومية، مما يمثل تقدمًا محوريًا في هذا المجال.
أصبحت النماذج التوليدية*، وخاصة نماذج الانتشار*، حجر الزاوية في التطورات الأخيرة في التعلم الآلي (ML). تُعرف هذه النماذج بدورها في توليد صور عالية الجودة من أوصاف النص في تطبيقات مثل DALL·E، ويتم الآن تكييفها من أجل الحوسبة الكمومية. يوضح جوركا مونيوز جيل من قسم الفيزياء النظرية بجامعة إنسبروك: "نموذجنا الجديد لبرمجة أجهزة الكمبيوتر الكمومية يفعل الشيء نفسه، ولكن بدلاً من توليد الصور، فإنه يولد دوائر كمومية بناءً على الوصف النصي للعملية الكمومية التي سيتم تنفيذها".
تتضمن مهمة إعداد حالة كمية معينة أو تنفيذ خوارزمية على حاسوب كمي إيجاد التسلسل الصحيح للبوابات الكمومية. هذه عملية مباشرة في الحوسبة الكلاسيكية ولكنها تطرح تحديات كبيرة في عالم الكم بسبب خصائصها الفريدة.
اقترح العديد من العلماء طرقًا مختلفة للتعلم الآلي لبناء دوائر كمومية، لكن تدريب هذه النماذج كان تقليديًا شاقًا بسبب الحاجة إلى محاكاة الدوائر الكمومية* أثناء عملية التعلم. تتغلب نماذج الانتشار* على هذه الصعوبات بفضل نهجها التدريبي المميز. يقول مونيوز-جيل، الذي طوَّر هذه الطريقة الرائدة، جنبًا إلى جنب مع زميليه هانز بريجيل وفلوريان فوروتر: "يوفر هذا ميزة هائلة".
لقد أثبت الباحثون أن نماذج تقليل الضوضاء المنتشرة لا تحقق دقة عالية في توليد الدوائر الكمومية* فحسب، بل تظهر أيضًا مرونة كبيرة. يمكن لهذه النماذج توليد دوائر بأعداد متفاوتة من الكيوبتات* وأنواع البوابات الكمومية، المصممة خصيصًا للمتطلبات المحددة للعملية الكمية.
الميزة الرئيسية للطريقة الجديدة هي قدرتها على إنتاج دوائر تأخذ في الاعتبار اتصال الأجهزة الكمومية*، أي كيفية ترابط الكيوبتات* داخل الكمبيوتر الكمومي. تضمن هذه القدرة على التكيف تحسين الدوائر المولدة للأجهزة المحددة التي سيتم تشغيلها عليها. يقول مونيوز-جيل: "نظرًا لأن إنتاج دوائر جديدة رخيص جدًا عند تدريب النموذج، فيمكن للمرء استخدامه لاكتشاف رؤى جديدة حول العمليات الكمية المهمة".
يمثل الابتكار من جامعة إنسبروك علامة بارزة في السعي لتحقيق إمكانات الحوسبة الكمومية بشكل كامل. ومن خلال استخدام النماذج التوليدية* للتعلم الآلي، يستطيع الباحثون الآن برمجة أجهزة الكمبيوتر الكمومية بكفاءة وفعالية، مما يمهد الطريق لاكتشافات وتطبيقات جديدة في علم الكم. ومع تطور هذه التكنولوجيا، فإنها تعد بإطلاق العنان لمستويات جديدة من القوة الحسابية وقدرات حل المشكلات، مما يقربنا من المستقبل حيث تصبح الحوسبة الكمومية أداة عملية وواسعة الانتشار.
المصطلحات الأساسية
