ضفائر الذكاء الاصطناعي الكمومية من Google – اختراقه يمكن أن تحدث ثورة في الحوسبة الكمومية
تمكن الباحثون من ملاحظة الآثار الغريبة لتجديل أيونات غير أبيليان لأول مرة. الائتمان: Google Quantum AI
رصد الذكاء الاصطناعي الكمومي في Google لأول مرة أي شخص غير أبيليان ، وهو اختراق يمكن أن يحدث ثورة في الحوسبة الكمومية من خلال جعلها أكثر قوة في مواجهة الضوضاء ويؤدي إلى حساب كمومي طوبولوجي.
يخبرنا حدسنا أنه يجب أن يكون من المستحيل معرفة ما إذا كان قد تم تبديل جسمين متطابقين ذهابًا وإيابًا، وبالنسبة لجميع الجسيمات التي تمت ملاحظتها حتى الآن، كان هذا هو الحال. الى الآن.
تم البحث عن أيونات غير أبيلية – الجسيمات الوحيدة التي تم التنبؤ بخرق هذه القاعدة – لخصائصها الرائعة وقدرتها على إحداث ثورة في الحوسبة الكمومية من خلال جعل العمليات أكثر قوة للضوضاء.
اختارت Microsoft وغيرها هذا النهج لجهودهم في الحوسبة الكمومية. ولكن بعد عقود من الجهود التي بذلها الباحثون في هذا المجال، أثبتت مراقبة أي من غير أبيليان وسلوكهم الغريب أنها صعبة، على أقل تقدير.
“مراقبة السلوك الغريب لأشخاص غير أبيليان لأول مرة يسلط الضوء حقًا على نوع الظواهر المثيرة التي يمكننا الوصول إليها الآن باستخدام أجهزة الكمبيوتر الكمومية.” – تروند آي أندرسن، Google Quantum AI
في ورقة بحثية نُشرت في مجلة Nature في 11 مايو، أعلن باحثون في Google Quantum AI أنهم استخدموا أحد معالجات الكم فائقة التوصيل لمراقبة السلوك الغريب لأيون غير أبليان لأول مرة على الإطلاق.
كما أوضحوا كيف يمكن استخدام هذه الظاهرة لإجراء الحسابات الكمومية. في وقت سابق من هذا الأسبوع، أصدرت شركة الحوسبة الكمومية Quantinuum دراسة أخرى حول هذا الموضوع، تكمل الاكتشاف الأولي لشركة Google.
تفتح هذه النتائج الجديدة مسارًا جديدًا نحو الحساب الكمي الطوبولوجي، حيث يتم تحقيق العمليات عن طريق لف أيونات غير أبيلية حول بعضها البعض مثل الأوتار في جديلة.
يقول عضو فريق Google Quantum AI والمؤلف الأول للمخطوطة، Trond I. Andersen ، “إن مراقبة السلوك الغريب لأشخاص غير أبيليان لأول مرة يسلط الضوء حقًا على نوع الظواهر المثيرة التي يمكننا الوصول إليها الآن باستخدام أجهزة الكمبيوتر الكمومية.”
تخيل أنك أظهرت كائنين متطابقين ثم طُلب منك إغلاق عينيك. افتحها مرة أخرى، وسترى نفس الشيئين. كيف يمكنك تحديد ما إذا كان قد تم تبديلها؟ يقول الحدس أنه إذا كانت الأشياء متطابقة حقًا، فلا توجد طريقة لمعرفة ذلك.
تدعم ميكانيكا الكم هذا الحدس، ولكن فقط في عالمنا المألوف ثلاثي الأبعاد. إذا كانت الكائنات المتطابقة مقيدة بالتحرك فقط في مستوى ثنائي الأبعاد، في بعض الأحيان، يمكن أن يفشل حدسنا وتسمح ميكانيكا الكم بشيء غريب: يحتفظ أي شخص من غير أبيلي بنوع من الذاكرة – من الممكن معرفة متى يمتلك اثنان منهم تم تبادلها، على الرغم من كونها متطابقة تمامًا.
يمكن اعتبار هذه “الذاكرة” لغير أبيليان بمثابة خط متصل في الزمكان: ما يسمى بـ “خط العالم” للجسيم. عندما يتم تبادل اثنين من غير أبيليان ، تلتف خطوطهم العالمية حول بعضها البعض.
لفهم بالطريقة الصحيحة، وتشكل العقدة والضفائر الناتجة العمليات الأساسية للحاسوب الكمومي الطوبولوجي.
بدأ الفريق بإعداد الكيوبتات فائقة التوصيل الخاصة بهم في حالة كمومية متشابكة يتم تمثيلها جيدًا على شكل رقعة الشطرنج – وهو تكوين مألوف لفريق Google ، الذي أظهر مؤخرًا علامة فارقة في تصحيح الخطأ الكمي باستخدام هذا الإعداد. في ترتيب رقعة الداما، يمكن أن تظهر جسيمات ذات صلة – ولكن أقل فائدة – تسمى Abelian anyons.
لإدراك أيونات غير أبيلية ، قام الباحثون بتمديد وسحق الحالة الكمومية للكيوبتات الخاصة بهم لتحويل النمط المتقلب إلى مضلعات غريبة الشكل.
استضافت رؤوس معينة في هذه المضلعات الأيونات غير الأبيلية. باستخدام بروتوكول تم تطويره بواسطة Eun-Ah Kim بجامعة كورنيل وباحث ما بعد الدكتوراة السابق Yuri Lensky ، يمكن للفريق بعد ذلك تحريك الأشخاص غير الأبيليين من خلال الاستمرار في تشويه الشبكة وتحويل مواقع الرؤوس غير الأبيلية.
في سلسلة من التجارب، لاحظ الباحثون في Google سلوك هؤلاء الأشخاص غير الأبيليين وكيف تفاعلوا مع أي حيوان أبليان أكثر اعتدالًا.
نتج عن نسج هذين النوعين من الجسيمات حول بعضهما البعض ظواهر غريبة – اختفت الجسيمات في ظروف غامضة وعادت للظهور وانتقلت من نوع إلى آخر عندما تلتف حول بعضها البعض وتصطدم.
الأهم من ذلك، لاحظ الفريق السمة المميزة لأيون غير أبيليان: عندما تم تبديل اثنين منهم، تسبب ذلك في تغيير قابل للقياس في الحالة الكمومية لنظامهم – وهي ظاهرة مذهلة لم يتم ملاحظتها من قبل.
أخيرًا، أوضح الفريق كيف يمكن استخدام تجديل أيونات غير أبيلية في الحسابات الكمومية. من خلال تجديل العديد من الأشخاص غير الأبيليين معًا، تمكنوا من إنشاء حالة متشابكة كمومية معروفة تسمى حالة Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ).
تعتبر فيزياء الجسيمات غير الأبيلية أيضًا في صميم النهج الذي اختارته Microsoft لجهود الحوسبة الكمومية.
أثناء محاولتهم هندسة أنظمة المواد التي تستضيف بشكل جوهري هؤلاء الأشخاص، أظهر فريق Google الآن أنه يمكن تحقيق نفس النوع من الفيزياء على معالجاتهم فائقة التوصيل.
في الأسبوع الماضي، أصدرت شركة Quantinuum للحوسبة الكمومية دراسة تكميلية مثيرة للإعجاب أظهرت أيضًا تجديلًا غير أبيلياني ، في هذه الحالة باستخدام معالج كمومي محاصر.
أندرسن متحمس لرؤية مجموعات الحوسبة الكمومية الأخرى التي تراقب التضفير غير الأبلي أيضًا.
يقول، “سيكون من المثير للاهتمام للغاية أن نرى كيف يتم توظيف الأشخاص غير الأبيليين في الحوسبة الكمومية في المستقبل، وما إذا كان سلوكهم الغريب يمكن أن يحمل مفتاح الحوسبة الكمومية الطوبولوجية المتسامحة مع الأخطاء.”
المصدر: scitechdaily
شاهد المزيد:
