الحوسبة الكمومية
فيزيائيون يحققون اختراقاً مع جهاز كمومي جديد
فريق من الفيزيائيين في جامعة فيينا قد أنشأ جهاز كمومي جديد يسمى جهاز كمومي للميمريستور، والذي يمكن أن يجمع بين عالمي الذكاء الاصطناعي وتكنولوجيا الكم. وقد أجريت التجربة، التي تم إجراؤها جنباً إلى جنب مع المجلس الوطني للبحوث (CNR) وПолيتكنيك ميلانو في إيطاليا، على معالج كمومي متكامل يعمل على فوتونات منفردة.
نشرت الأبحاث في مجلة Nature Photonics.
اكتشاف الميمريستور
تعتمد تطبيقات الذكاء الاصطناعي على شبكات عصبونية مستوحاة من البنية البيولوجية للدماغ البشري، وهي مدربة رياضياً حتى تتمكن من أداء مهام بشرية مثل التعرف على الوجوه أو القيادة أو تفسير الصور. واحدة من مجالات البحث الرئيسية في هذه المجالات، cả في الأكاديمية والصناعة، هي دمج الأجهزة التي يمكنها أداء الحسابات بسرعة وفعالية.
في عام 2008، كان هناك قفزة كبيرة إلى الأمام في المجال مع اكتشاف الميمريستور، وهو جهاز يغير مقاومته حسب ذاكرة التيار السابق. بعد اكتشاف الميمريستور، اكتشف العلماء أن سلوك الميمريستورات يشبه المشابك العصبية. هذا ما جعل الميمريستور جزءاً رئيسياً من الهياكل الشبيهة بالدماغ.
هندسة الميمريستور الكمومي
قاد فريق من الفيزيائيين التجريبيين بقيادة البروفيسور فيليب والثر والدكتور روبرتو أوسيلامي، وأثبتوا كيف يمكن هندسة جهاز يتصرف بنفس طريقة الميمريستور. يعمل هذا الجهاز أيضاً على الحالات الكمومية ويمكنه ترميز ونقل المعلومات الكمومية، مما أدى إلى تسميته “ميمريستور كمومي”. من الصعب جداً إنشاء جهاز كهذا بالنظر إلى ديناميكيات الميمريستور، والتي غالباً ما تتعارض مع السلوك الكمومي العادي.
اعتماد الفريق على الفوتونات المنفردة وقدرتها على الانتشار في نفس الوقت في حالة من الموجات المتعددة. هذا ما ساعد الفريق بشكل كبير في تحقيق جهاز كهذا.
أجروا تجربة حيث تم توجيه الفوتونات المنفردة على طول موجات توجيه ليزرية مكتوبة على ركيزة زجاجية. تم توجيه هذه الفوتونات المنفردة على حالة من الموجات المتعددة، وتم استخدام واحدة من هذه الموجات لقياس تدفق الفوتونات التي تتحرك عبر الجهاز. يعدل كمية هذه الفوتونات الإرسال على المخرج الآخر، مما يحقق السلوك المطلوب الشبيه بالميمريستور.
تمكن الباحثون أيضاً من إجراء محاكاة تثبت أن الشبكات البصرية مع الميمريستورات الكمومية يمكن استخدامها لتعلم المهام الكلاسيكية والكمومية. هذا ما أدى الفريق إلى الاعتقاد بأن الميمريستور الكمومي هو ما يلزم لدمج مجالات الذكاء الاصطناعي و الحوسبة الكمومية.
ميشيل سبانيولو هو المؤلف الأول للبحث.
“فتح الإمكانيات الكاملة للموارد الكمومية داخل الذكاء الاصطناعي هو واحد من أكبر التحديات في البحث الحالي في الفيزياء وعلوم الحاسوب”، قال سبانيولو.
