باحثون صينيون يبتكرون حاسوبًا كموميًا فائقًا يعمل بالدائرة البصرية

فريق من الباحثين من معاهد بحثية مختلفة في جميع أنحاء الصين قد أظهر مؤخرًا التفوق الكمومي بفضل حاسوب كمومي ضوئي. يناقش مقال نُشر مؤخرًا في مجلة ساينس الحاسوب الكمومي باسم “جيوزانغ”.

وفقًا لتقرير لايف ساينس، صمم الحاسوب الكمومي، الذي صممه في الغالب باحثون من جامعة العلوم والتكنولوجيا، ويُقال إنه أكثر قوة من الحاسوب الكمومي الذي صممه جوجل في عام 2019. في عام 2019، زعمت جوجل أنها صممت أول حاسوب على الإطلاق حقق “التفوق الكمومي”، وهو ما يشير إلى استخدام الحواسيب الكمومية لتخطي الحواسيب الفائقة التقليدية. ويُقال إن جيوزانغ أسرع حوالي 10 مليارات مرة من الحاسوب الكمومي الذي صممه جوجل.

في السنوات القليلة الماضية، قامت الصين باستثمارات ضخمة في مجال الحوسبة الكمومية، حيث مولت البحث في مختبر العلوم الوطنية للعلوم الكمومية المعلوماتية بمبلغ يقدر بنحو 10 مليارات دولار. بالإضافة إلى ذلك، الصين هي واحدة من الدول الرائدة في شبكات الكم حاليًا. تستخدم شبكات الكم ميكانيكا الكم لتشفير البيانات أثناء نقلها على مسافات طويلة.

تستفيد الحواسب الكمومية من الخصائص الفريدة للجسيمات الكمومية لتحقيق أداء أفضل من الحواسب التقليدية. يمكن للحواسب الكلاسيكية معالجة البيانات فقط التي توجد في واحد من حالتين مختلفتين. تستخدم البتات في نظام الثنائي الأرقام 1 و 0 لتمثيل البيانات، وهي محدودة بشكل جوهري مقارنة بالبتات الكمومية (الكمبيوتات)، والتي يمكن أن توجد في أكثر من حالتين في نفس الوقت. تمكن هذه الخاصية الحواسب الكمومية من التعامل مع مشاكل أكثر تعقيدًا ومعالجة المهام بسرعة أكبر من أفضل الحواسب الفائقة اليوم.

لقد تم نظریة لفترة طويلة أن الحواسب الكمومية يمكن أن تهزم الحواسب الحديثة بشكل كبير، ولكن إنتاج حاسوب كمومي موثوق به يظل تحديًا هندسيًا مستمرًا. غالبًا ما تحتاج الحواسب الكمومية إلى أن تكون موجودة في بيئات خاضعة للرقابة تمنع التقلبات في درجة الحرارة أو المتغيرات البيئية الأخرى التي يمكن أن تؤثر على حسابات الحاسوب الكمومي. قامت المجموعات البحثية في جميع أنحاء العالم بتجربة طرق مختلفة لبناء الحواسب الكمومية. في حين أن حاسوب جوجل الفائز يعتمد على مواد موصلة فائقة متكاملة مع الشريحة، يعتمد جيوزانغ على الدوائر البصرية.

为了测试 Jizhang، قام فريق البحث بتشغيله لحساب الإخراج من دائرة تستخدم الضوء وإرجاع قائمة من الأرقام. Этот процесс известен как عينة بوزون غاوسية. الهدف كان اكتشاف أكبر عدد من الفوتونات الممكنة. Jiuzhang هو دائرة بصرية في حد ذاتها، وتمكنت من اكتشاف متوسط 43 فوتونًا، وبلغت ذروتها 76 فوتونًا.

وفقًا للمقال المنشور في ساينس، استغرق الأمر حوالي 200 ثانية لتوليد قائمة الأرقام لكل تشغيل تجريبي للحاسوب الكمومي. ستحتاج الحواسب الفائقة التقليدية إلى حوالي 2.5 مليار سنة لتوليد نفس قائمة الأرقام. إذا كانت نفس معدل الحوسبة صحيحًا لمهام أخرى، قد تكون الحواسب الكمومية قادرة على إجراء حسابات حوالي 100 تريليون مرة أسرع من الحواسب الفائقة التقليدية.

من المهم أن نلاحظ أن Jiuzhang يمكنه فقط إجراء مجموعة ضيقة من المهام التي تم تطويره من أجلها، وهي تلك التي تركز على عينة بوزون غاوسية. Jiuzhang ليس حاسوبًا كموميًا عامًا. ومع ذلك، إنه خطوة نحو إنشاء حواسب كمومية عملية.

وفقًا لتقرير TechXplore، حاسوب Jiuzhang ليس المثال الأخير للتقدم في تقنية الحوسبة البصرية التي لها تأثيرات محتملة على الذكاء الاصطناعي. قام فريق من الباحثين بمراجعة التقدم الأخير المتعلق بتطبيق الحوسبة البصرية على تقنيات الحوسبة البصرية، ووجد أن منصات الحوسبة البصرية يمكن أن تتداخل مع الشبكات العصبية العميقة.

دراسة فريق البحث عدة أمثلة على الحوسبة البصرية جنبًا إلى جنب مع الذكاء الاصطناعي لfinding أن الاستدلال القائم على الذكاء الاصطناعي بناءً على الضوء المتحرك عبر الأجهزة البصرية يمكن استخدامه لcreating новые أشكال من تقنيات الحوسبة البصرية. وتشمل هذه الشبكات العصبية البصرية التي يمكنها معالجة وتصنيف الأشياء بسرعة دون الحاجة إلى مصدر طاقة خارجي، واعتمادها على الضوء الوارد لتشغيل الحسابات.

يمكن لأجهزة الذكاء الاصطناعي التي تعمل في أنظمة مثل المنازل الذكية، وأجهزة الاستشعار عن بُعد، والمركبات ذاتية القيادة أن تعزز قوة الحاسوب الإلكتروني العادي باستخدام الضوء لمعالجة الأشياء والبيئة المحيطة بها بسرعة. يمكن أن تستفيد أنظمة الحواسب البصرية الهجينة من مرونة الحواسب التقليدية ومتوازيتهما وسرعتهما.