خوارزمية AlphaZero المطبقة على الحوسبة الكمومية

أصبحت الحوسبة الكمومية أكثر تركيزًا خلال السنوات القليلة الماضية. يعمل الباحثون والشركات في جميع أنحاء العالم بشكل مستمر على تطوير هذه التكنولوجيا، والتي يمكنها حل مشاكل معقدة للغاية لا يمكن حلها بواسطة الحواسيب الكلاسيكية.

من بين المجموعات التي تعمل على كمبيوتر كمومي هي مجموعة في جامعة آرهوس. استخدم فريق بحث بقيادة أستاذ جاكوب شيرون خوارزمية الحاسوب AlphaZero للسيطرة على نظام كمومي.

تستخدم الحواسيب الكمومية الميكانيكا الكمومية، وهي فرع من الفيزياء يركز على أصغر بنية للكون. واحدة من القواعد الأساسية هي أن النظام يمكن أن يوجد في أكثر من حالة في نفس الوقت.

تُترجم هذه القواعد إلى لغة الحاسوب، ويمكن للحاسوب الكمومي أداء حسابات متعددة في نفس الوقت. هذا يعني أن الحاسوب الكمومي يمكنه أداء عمليات أسرع من الحواسيب العادية.

تم تأسيس نظرية الحواسيب الكمومية، ولكن لم يتم إنشاء حاسوب كمومي كامل النطاق بعد.

تتمتع AlphaZero بالقدرة على التعلم من تلقاء نفسها دون أي تدخل بشري. بسبب هذا، تمكنت الخوارزمية من هزيمة البشر وبرامج الحاسوب المعقدة في ألعاب صعبة مثل غو وشيغو والشطرنج. تمكنت AlphaZero من فعل ذلك من خلال المنافسة مع نفسها وتحسين نفسها مع مرور الوقت.

تمكنت الخوارزمية من هزيمة برنامج الشطرنج الرائد ستوكفيش بعد لعبها ضد نفسها لمدة أربع ساعات فقط. بعد هذا الأداء المثير للإعجاب، قارن الأستاذ الدنماركي بيتر هاين نيلسن AlphaZero مع loài外星ي متفوق.

استخدم فريق البحث في جامعة آرهوس محاكاة الحاسوب لإظهار كيف يمكن تطبيق AlphaZero على ثلاث مشاكل تحكم مختلفة. يمكن استخدام هذه في كمبيوتر كمومي.

تستخدم AlphaZero شبكة عصبية عميقة مع تنبؤ متقدم في بحث شجري موجه، مما يسمح بمقاربة متوقعة لمتغيرات كمومية. لنؤكد على قابلية النقل، نقوم بتطبيق الخوارزمية وتقييمها على ثلاث فئات من مشاكل التحكم باستخدام مجموعة واحدة من معلمات الخوارزمية المشتركة فقط،” وفقًا للدراسة.

نشر الفريق البحث في نيتشر كمومي إنفورم이션.

تحدث الطالب الدكتوراه الرائد موجنز دالغارد عن كيفية إعجاب الفريق بقدرة AlphaZero على تعلم نفسها بسرعة.

“عندما قمنا بتحليل البيانات من AlphaZero، رأينا أن الخوارزمية قد تعلمت استغلال تناظر أساسي للمشكلة الذي لم نأخذه في الاعتبار في البداية. كانت هذه تجربة رائعة.”

جاءت الكسر الحقيقي من خلال زوج AlphaZero، وهو خوارزمية رائعة بحد ذاتها، مع خوارزمية كمومية مخصصة.

وفقًا لأستاذ جاكوب شيرون، “هذا يشير إلى أننا ما زلنا بحاجة إلى مهارات وموظفين بشريين، وأن هدف المستقبل يجب أن يكون فهم وتطوير واجهات ذكاء هجينة تستغل نقاط القوة للطرفين بشكل أمثل.”

يريد الفريق تسريع وتيرة التطوير في هذا المجال، لذلك قاموا بنشر الشفرة وجعلوها متاحة بشكل مفتوح. أثار هذا الإجراء الكثير من الاهتمام.

“في غضون ساعات قليلة، اتصل بي شركات تكنولوجيا كبيرة مع معامل كمومية و جامعات رائدة دوليًا لتأسيس تعاون مستقبلي” قال جاكوب شيرون. “لذلك من المحتمل أن لا يكون طويلاً حتى تجد هذه الطرق استخدامها في تجارب عملية في جميع أنحاء العالم.”

DeepMind هي شركة شقيقة لجوجل مقرها المملكة المتحدة، وهي مسؤولة عن كل من AlphaZero وAlphaGo. هذه الأنظمة تظهر الآن أهميتها في مجالات أخرى، بما في ذلك الحوسبة الكمومية.