تكنولوجيا الكم يمكن أن تسرع عملية التعلم للأجهزة

أظهرت تجربة جديدة في جامعة فيينا كيف يمكن لتكنولوجيا الكم أن تسرع عملية التعلم للأجهزة. استخدم الفيزيائيون المشاركون في العمل معالج كمومي ل فوتونات مفردة كروبوط.

نشر البحث في نيتشر.

هناك تطورات كبيرة حدثت مؤخرًا في مجال الحوسبة الكمومية، وتتضمن هذه التكنولوجيا باستمرار. وقد أدى ذلك إلى استخدام التكنولوجيا في التطبيقات الحقيقية، والآن يريد الخبراء دمج الذكاء الاصطناعي (AI) والآلات المستقلة مع الفيزياء الكمومية والخوارزميات.

عملية التعلم

لتحقيق ذلك، بحث العلماء في كيفية مساعدة الميكانيكا الكمومية في عملية التعلم للروبوتات، والطريقة العكسية. أظهر بعض النتائج كيف يمكن للروبوتات التحرك بشكل أسرع أو كيف يمكن استخدام تجارب كمومية لتقنيات تعلم جديدة. على الرغم من تحرك الروبوتات بسرعة أكبر، لم تكن قادرة على التعلم بشكل أسرع، وهو ما يلزم لتطوير الآلات المستقلة المعقدة.

قاد فيليب والثر جهودًا دولية بقيادة فريق من الفيزيائيين في الجامعة. انضم إليهم نظريون من جامعة إنسبروك، الأكاديمية النمساوية للعلوم، جامعة لايدن، ومركز الفضاء الألماني.

نجحت التعاون في إثبات تسريع وقت تعلم الروبوت تجريبيًا. اعتمد الفريق على فوتونات مفردة ومعالج كمومي ضوئي متكامل مصمم بواسطة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. استخدم المعالج كروبوط، يتعلم كيف يوجه فوتونات مفردة إلى اتجاه محدد مسبقًا.

فاليريا ساجيو هي المؤلف الأول للنشر.

“يمكن للتجربة أن تظهر أن وقت التعلم يقل بشكل كبير مقارنة بالحالة التي لا تستخدم فيها الفيزياء الكمومية،” يقول ساجيو.

مبدأ التأثر

يمكن للروبوت أن يتعلم من خلال مكافأته على إكمال الحركة الصحيحة. في العالم الكلاسيكي، على سبيل المثال مع لفافة 左 و右، يمكن اختيار واحد فقط ويكون صحيحًا. ومع ذلك، باستخدام تكنولوجيا الكم، يمكن للروبوت استخدام مبدأ التأثر، مما يعني أنه يمكن اتخاذ كلا الاتجاهين في نفس الوقت.

طور هاند بريجل وفريقه في جامعة إنسبروك الأفكار النظرية حول وكلاء التعلم الكمومي.

“تتيح هذه الميزة الرئيسية تنفيذ خوارزمية بحث كمومية تقلل من عدد المحاولات لتعلم المسار الصحيح. ونتيجة لذلك، سيتعلم الوكيل الذي يمكنه استكشاف بيئته في التأثر بشكل أسرع من نظيره الكلاسيكي،” يقول بريجل.

وفقًا لوالثر، “نحن في بداية فهم إمكانيات الذكاء الاصطناعي الكمومي وبالتالي كل نتيجة تجريبية جديدة تساهم في تطوير هذا المجال، الذي يُعتبر حاليًا أحد أكثر المجالات خصوبة للحوسبة الكمومية”.