زاباتا تطلق Quantum Pilot لمساعدة المؤسسات على تحديد التطبيقات الكمومية ذات القيمة العالية

الحوسبة الكمومية قضت سنوات تُعرّف بمعايير الأجهزة: المزيد من الكيوبتات، انخفاض معدلات الأخطاء، فترات تماسك أطول، وتوجهات متزايدة التعقيد نحو تحمل الأخطاء. لكن بالنسبة للمؤسسات، فإن تحسين الأجهزة يخلق مشكلة أخرى. لا يزال عليهم تحديد ما يجب عليهم فعله بها.

Zapata Quantum تستهدف تلك الفجوة باستخدام Quantum Pilot، منصة سحابية غير مرتبطة بنوع معين من الأجهزة صُممت لمساعدة المنظمات على تحديد وتقييم وتطوير تطبيقات الحوسبة الكمومية ذات إمكانات تجارية واقعية بشكل منهجي.

يبدأ Quantum Pilot مرحلة الوصول المبكر مع مجموعة مختارة من العملاء من المؤسسات والحكومات. بدلاً من طلب الشركات الالتزام بحاسوب كمومي أو بنية معينة، تحاول المنصة بناء خارطة طريق مستمرة تربط بين مشكلات الأعمال والخوارزميات ومتطلبات الأجهزة والجدوى التقنية والقيمة الاقتصادية المحتملة.

يبني الإطلاق على استراتيجية أوسع تركز على التطبيقات في Zapata Quantum، التي تأسست في عام 2017 على يد علماء من جامعة هارفارد وقد وضعت نفسها تدريجياً حول طبقة البرمجيات التي تقع بين مشكلات المؤسسات والأجهزة الكمومية سريعة التطور. تقول الشركة إن لديها الآن أكثر من 60 براءة اختراع صادرة ومعلقة، وقد عملت سابقاً مع مؤسسات تشمل BASF وBMW وBBVA وBP ووكالة أبحاث الدفاع المتقدمة (DARPA).

تحويل الجاهزية الكمومية إلى مشكلة تطبيقية

الفرضية الأساسية لـ Quantum Pilot هي أن المؤسسات قد تطرح السؤال الخطأ حول الحوسبة الكمومية.

بدلاً من التركيز أساساً على متى ستصبح الحواسيب الكمومية ذات القدرة الكافية متاحة، تحتاج المنظمات أيضاً إلى فهم أي أحمال عمل ستستفيد من تلك الآلات، أي الخوارزميات يمكن أن تعالجها، ما الموارد التي ستتطلبها تلك الخوارزميات، وما إذا كان الفارق النهائي سيبرر تكاليف التطوير.

هذا أكثر تعقيداً بكثير من مجرد تتبع عدد الكيوبتات.

على سبيل المثال، قد تمتلك شركة أدوية مئات العمليات المكثفة حسابياً التي تشمل محاكاة الجزيئات، وتصميم الأدوية، والتحسين، وتعلم الآلة. قد يكون فقط جزء منها مرشحاً معقولاً للتسريع الكمومي. تلك المرشحات تحتاج بعد ذلك إلى مقارنة مع الأساليب الكلاسيكية المتطورة باستمرار ومطابقة مع الأجهزة التي قد لا تكون موجودة بعد على النطاق المطلوب.

صُمم Quantum Pilot لتحويل تلك الدراسة إلى عملية قابلة للتكرار.

«الممر الحاسم لتطوير تطبيقات الكم هو التعيين الفعال والدقيق لحالات الاستخدام إلى حلول الحوسبة الكمومية»، قال الرئيس التنفيذي لشركة Zapata Sumit Kapur.

الفكرة هي منع استراتيجية الكم من أن تتحول إلى مجموعة من التجارب غير المترابطة. يمكن للمعرفة المكتسبة من تقييم واحد أن تُغذّي المشاريع اللاحقة مع تحسن الخوارزميات والأجهزة.

كيف يعمل Quantum Pilot

يجمع Quantum Pilot بين ثلاثة أنظمة تغطي أجزاء مختلفة من عملية تطوير التطبيقات.

الأول هو Quantum Graph، طبقة معرفة مملوكة تربط التطبيقات المحتملة بالخوارزميات والبحوث الأكاديمية وخطط طريق الأجهزة الكمومية. وصفت Zapata سابقاً Quantum Graph كقاعدة معرفة منظمة تُظهر كيف ترتبط المشكلات والخوارزميات وموارد الأجهزة ببعضها.

المكوّن الثاني، Quantum Engine، يتولى جزءاً أكبر من العمل الحسابي. يشمل أدوات وعوامل ذكاء اصطناعي لاختيار الخوارزميات، وتصميم التجارب، وتقييم أداء الأجهزة، وتقدير موارد الكم.

تقدير الموارد مهم بشكل خاص لأن خوارزمية قد تبدو جذابة رياضياً قد تتطلب عددًا غير واقعي من الكيوبتات الفيزيائية أو زمن تشغيل غير عملي بمجرد مراعاة تصحيح الأخطاء وقيود الأجهزة.

المكوّن الثالث هو Quantum Assurance، الذي يجمع بين مراجعة الخبراء وتقنيات التحقق الرسمية بهدف تقديم دليل أقوى على أن البرمجيات الكمومية تعمل كما هو متوقع.

معاً، تهدف الطبقات الثلاث إلى الإجابة على سلسلة من الأسئلة: هل هذه المشكلة التجارية مناسبة للحوسبة الكمومية؟ أي خوارزمية يجب أن تعالجها؟ ما المتطلبات اللازمة للتنفيذ؟ هل التنفيذ المقترح صحيح؟ ومتى يمكن أن تبرر الاقتصاديات نشره فعلياً؟

يقع Quantum Pilot أيضاً ضمن مجموعة برمجيات Orquestra الأوسع من Zapata، التي تشمل تقييم حالات الاستخدام، وتقدير الموارد، والخوارزميات، وتدفقات العمل الهجينة بين الكم والكلاسيكي، والوصول إلى بيئات أجهزة متعددة.

الذكاء الاصطناعي الوكيل يلتقي بتقدير موارد الكم

الذكاء الاصطناعي أيضاً يصبح جزءاً من سير عمل تطوير الكم.

في وقت مبكر من هذا العام، بدأت Zapata بالتعاون مع NVIDIA على نظام ذكاء اصطناعي وكيل يهدف إلى أتمتة تقدير موارد الكم، وهي مهمة قد تتطلب خبرة عبر نمذجة الجزيئات، وخوارزميات الكم، وهياكل الأجهزة، وتصحيح الأخطاء.

تُركّز تعاون Zapata-NVIDIA في البداية على تطبيقات الكيمياء الكمومية مثل اكتشاف الأدوية والطاقة والمواد المتقدمة. وتعمل الشركتان على تطوير وكلاء ذكاء اصطناعي منسقين قادرين على أداء أجزاء من عملية الاختبار والتقدير التي كانت تتطلب تقليديًا بحثًا يدويًا مكثفًا.

وفقًا لـ Zapata، يجمع سير العمل بين تنسيق الذكاء الاصطناعي، وسير عمل كمومي يتم التحقق منه باستمرار، ونموذج جدوى يحاول التنبؤ بمتطلبات الأجهزة قبل بدء الحساب. يُستخدم مجموعة أدوات الوكيل من NVIDIA للمراقبة وتحديد الحدود داخل بنية الوكلاء المتعددة.

يتم الآن دمج تلك القدرات في بيئة Quantum Pilot الأوسع.

إنه تطبيق مثير للذكاء الاصطناعي الوكيل لأن الوكلاء لا يُنظر إليهم كبدائل لأجهزة الكمبيوتر الكمومية نفسها. بل يُستخدمون لأتمتة بعض الأعمال العلمية المطلوبة لتحديد ما إذا كان الكمبيوتر الكمومي يمكنه حل مشكلة معينة بصورة اقتصادية.

قد يصبح التحقق الرسمي أكثر أهمية

عامل مميز آخر هو تركيز Zapata على التحقق الرسمي.

في تطوير البرمجيات التقليدي، عادةً ما يختبر الاختبار ما إذا كان البرنامج ينتج النتائج المتوقعة تحت ظروف مختلفة. يذهب التحقق الرسمي أبعد من ذلك باستخدام أساليب رياضية لإثبات أن البرمجيات تلبي الخصائص المحددة.

تقدم البرمجيات الكمومية بيئة صعبة للتحقق التقليدي لأن الخوارزميات المتزايدة التعقيد يجب في النهاية تحويلها إلى دوائر كمومية وتنفيذها على أنظمة حيث يمكن للضوضاء وتصحيح الأخطاء وقيود الأجهزة أن تؤثر ماديًا على النتائج.

تعمل Zapata مع University of Maryland على نهج يضع التحقق في المقام الأول يبدأ بإثباتات رياضية للصحة بدلاً من بناء البرمجيات أولاً والتحقق منها لاحقًا.

يُطبق البحث في البداية على خوارزمية شور للتفكيك، لكن الشركة تعتقد أن منهجيات مماثلة قد تمتد في المستقبل إلى الكيمياء الكمومية، وعلوم المواد، والتحسين، والمالية.

تجلب Quantum Assurance هذه الفلسفة إلى Quantum Pilot.

هذا لا يلغي عدم اليقين المحيط بالحوسبة الكمومية. يمكن لل verification الرسمي أن يساعد في تحديد ما إذا كانت الخوارزمية أو التنفيذ صحيحًا، لكنه لا يستطيع جعل الأجهزة غير الناضجة تجارية. ما يمكن أن يفعله هو تقليل مصدر آخر للعدم اليقين مع تعقّب التطبيقات الكمومية المتزايدة.

مشاريع العالم الحقيقي تُظهر لماذا اختيار التطبيق مهم

تُظهر مشاريع Zapata السابقة للمؤسسات لماذا قد يكون رفض الحالات غير المناسبة بشكل منهجي قيمًا تقريبًا مثل العثور على الحالات الواعدة.

في العمل مع BP باستخدام محلل الطاقة الكمومية المتغير، استكشفت Zapata ما إذا كان بإمكان الحواسيب الكمومية في النهاية تسريع محاكاة الجزيئات. وجدت تحليلاتها فرصًا لتقليل متطلبات الحوسبة، لكنها أيضًا خلصت إلى أن تنفيذات على مستوى المؤسسات لا تزال بعيدة لسنوات.

عملها مع BBVA فحص بالمثل النهج الكمومي لمحاكاة مونت كارلو المكلفة حسابيًا المستخدمة في حساب مخاطر التمويل. حدد المشروع مزايا خوارزمية محتملة لكنه وجد أيضًا أن التطبيق غير قابل للتنفيذ على الأجهزة الكمومية القريبة المدى.

أنتجت مشاريع أخرى نتائج أكثر فائدة على الفور من خلال نهج مستوحى من الكم. في مشروع تصنيع سيارات مع BMW ومركز MIT للهندسة الكمومية، طبقت Zapata نماذج توليدية لشبكات التنسور على جدولة الإنتاج، مستكشفة ما إذا كانت الأساليب المستوحاة من الحوسبة الكمومية يمكن أن تحسّن مشاكل التحسين الكبيرة باستخدام البنية التحتية الكلاسيكية.

يبرز هذا المزيج من النتائج الإيجابية والسلبية جزءًا مهمًا من تطوير تطبيقات الكم: تحتاج المؤسسات إلى آليات لتحديد ليس فقط أين يمكن أن تعمل الحوسبة الكمومية، بل أين يجب تأجيل الاستثمار.

البناء على عودة Zapata إلى برمجيات الكم

يمثل Quantum Pilot أيضًا المرحلة الأخيرة من تركيز Zapata المتجدد على برمجيات الكم.

مرت الشركة بإعادة هيكلة كبرى قبل أن تعيد تركيزها على جذورها الأصلية في الحوسبة الكمومية. في أبريل، جمعت Zapata جولة تمويل استراتيجي بقيمة 15 مليون دولار تم اكتتابه بالكامل لتوسيع فرقها العلمية والهندسية والمنتجات والتجارية، وهو تطور غطته سابقًا Unite.AI.

تشمل مجموعة تقنياتها الآن Orquestra وQuantum Graph وQuantum Pilot وBench-Q، وهي مجموعة أدوات ناتجة عن العمل ضمن برنامج DARPA للمعايرة الكمومية. شاركت Zapata عبر مجالات البرنامج التقنية التي تشمل تحديد حالات الاستخدام، وتطوير الخوارزميات، وتقدير موارد الأجهزة.

كما أظهرت الشركة نهجًا كموميًا-كلاسيكيًا خارج نطاق الاختبار البحت. استخدم بحثها مع شركاء أكاديميين وبيوتكنولوجية نموذجًا توليديًا كموميًا-كلاسيكيًا لتصميم جزيئات مرشحة تستهدف KRAS، حيث تم تركيب 15 جزيئًا مقترحًا وتم تحديد اثنين منها كمرشحين واعدين لمزيد من التحقيق.

سباق الحوسبة الكمومية يتوسع إلى ما بعد الأجهزة

إن إدخال Quantum Pilot يعكس تحولًا أوسع في المكان الذي قد تتطور فيه المنافسة داخل الحوسبة الكمومية في النهاية.

لا يزال بناء أجهزة كمومية مقاومة للأخطاء أحد التحديات التقنية الأساسية التي تُعرّف الصناعة. ولكن الأجهزة المتزايدة القدرة ستتمتع بقيمة تجارية محدودة إذا لم تمتلك الشركات تطبيقات جاهزة لتشغيلها عليها.

هذا يخلق سباقًا موازًا حول الخوارزميات وتقدير الموارد وبيئات التطوير والاختبار المقارن والتحقق والمعرفة المؤسسية.

Quantum Pilot هو محاولة شركة Zapata لتجميع تلك التخصصات في نظام يمكن للشركات استخدامه قبل اتخاذ قرار نهائي بشأن أي جهاز كمومي سيقوم في النهاية بتنفيذ أحمال عملها.

قد يصبح هذا النهج غير المتحيز للأجهزة أكثر صلة إذا أثبتت بنى مختلفة ملاءمتها لفئات مختلفة من المشكلات. كما يسمح للشركات بالاستمرار في تقييم التطبيقات بينما تتغير خرائط طريق الأجهزة تحتها.

السؤال الأكبر هو ما إذا كانت المؤسسات قادرة على تحويل سنوات من التجارب الكمومية إلى قدرة مؤسسية بدلاً من سلسلة من إثباتات المفهوم.

لا يزيل Quantum Pilot عدم اليقين المتعلق بموعد وصول ميزة كمومية ذات معنى تجاري. بل تم تصميمه بناءً على افتراض أكثر عملية: الشركات التي ترغب في الاستفادة من التقدمات المستقبلية في الأجهزة تحتاج إلى طريقة منضبطة لتحديد ما يستحق البناء قبل أن تكون الأجهزة جاهزة.