استخدام الذكاء الاصطناعي لترويض أنظمة الكم
تشير أنظمة الكم إلى دراسة الأنظمة التي تعمل على مبادئ ميكانيكا الكم. تشمل هذه الأنظمة الذرات والجزيئات والجسيمات دون الذرية، وهي معروفة بخصائصها الفريدة مثل التراكب والتشابك والتداخل الكمي.
يدفع التعلم الآلي إلى الاكتشاف الذاتي للنبضات التي تعمل على استقرار الأنظمة الكمومية في مواجهة الضوضاء البيئية.
يعد التحكم في مسار كرة السلة أمرًا بسيطًا نسبيًا، حيث يتطلب فقط تطبيق القوة الميكانيكية والمهارة البشرية. ومع ذلك، فإن التحكم في حركة الأنظمة الكمومية مثل الذرات والإلكترونات يشكل تحديًا أكبر بكثير.
. هذه الجسيمات الصغيرة عرضة للاضطرابات التي يمكن أن تجعلها تنحرف عن المسار المقصود بطرق غير متوقعة.
بالإضافة إلى ذلك، فإن الحركة داخل النظام تتدهور، والمعروفة باسم التخميد، والضوضاء من العوامل البيئية مثل درجة الحرارة تزيد من تعطيل مساره.
لمواجهة آثار التخميد والضوضاء، وجد باحثون من معهد أوكيناوا للعلوم والتكنولوجيا (OIST) في اليابان طريقة لاستخدام الذكاء الاصطناعي لاكتشاف وتطبيق نبضات من الضوء أو الجهد مع شدة متقلبة على أنظمة الكم.
كانت هذه الطريقة قادرة على تبريد جسم ميكانيكي دقيق بنجاح إلى حالته الكمومية والتحكم في حركته بطريقة محسّنة. نُشر البحث مؤخرًا في مجلة Physical Review Research .
الفكرة الأساسية هي تحقيق التحكم الكمي من خلال تطبيق عامل الذكاء الاصطناعي (يسار)
. على سبيل المثال، لتبريد الكرة الكمومية (باللون الأحمر) وصولاً إلى قاع البئر في وجود ضوضاء بيئية، فإن جهاز التحكم في الذكاء الاصطناعي، الذي يعتمد على التعلم المعزز، سيحدد نبضات التحكم الذكية (الرسم البياني القطبي الأوسط). الائتمان: OIST
الأجسام الميكانيكية الدقيقة، والتي تكون كبيرة مقارنة بذرة أو إلكترون، تتصرف بشكل كلاسيكي عند الاحتفاظ بها في درجة حرارة عالية، أو حتى في درجة حرارة الغرفة.
ومع ذلك، إذا كان من الممكن تبريد هذه الأنماط الميكانيكية إلى أدنى حالة طاقة لها، والتي يسميها الفيزيائيون الحالة الأرضية، فيمكن تحقيق السلوك الكمي في مثل هذه الأنظمة.
يمكن استخدام هذه الأنواع من الأنماط الميكانيكية كمستشعرات فائقة الحساسية للقوة والإزاحة وتسريع الجاذبية وما إلى ذلك وكذلك لمعالجة المعلومات الكمومية والحوسبة.
قال الدكتور بيجيتا سارما ، المؤلف الرئيسي للمقالة وباحث ما بعد الدكتوراه في وحدة آلات الكم OIST في مختبر البروفيسور جيسون تواملي: “توفر التقنيات المبنية من الأنظمة الكمومية إمكانيات هائلة”.
“ولكن للاستفادة من وعدهم بتصميم أجهزة الاستشعار فائقة الدقة، ومعالجة المعلومات الكمومية عالية السرعة، والحوسبة الكمومية، يجب أن نتعلم تصميم طرق لتحقيق التبريد والتحكم السريع في هذه الأنظمة.”
توضح الطريقة القائمة على التعلم الآلي التي صممتها هي وزملاؤها كيف يمكن استخدام أجهزة التحكم الاصطناعية لاكتشاف تسلسلات نبض ذكية غير بديهية يمكنها تبريد جسم ميكانيكي من درجات حرارة عالية إلى فائقة البرودة بشكل أسرع من الطرق القياسية الأخرى.
يتم اكتشاف نبضات التحكم هذه ذاتيًا بواسطة عامل التعلم الآلي. يعرض العمل فائدة الذكاء الاصطناعي للآلة في تطوير تقنيات الكم.
تمتلك الحوسبة الكمية القدرة على إحداث ثورة في العالم من خلال تمكين سرعات حوسبة عالية وإعادة تنسيق تقنيات التشفير.
هذا هو السبب في أن العديد من المعاهد البحثية وشركات التكنولوجيا الكبيرة مثل Google وIBM تستثمر الكثير من الموارد في تطوير مثل هذه التقنيات
ولكن لتمكين ذلك، يجب على الباحثين تحقيق سيطرة كاملة على تشغيل مثل هذه الأنظمة الكمومية بسرعة عالية جدًا، بحيث يمكن القضاء على تأثيرات الضوضاء والتخميد.
قال الدكتور سارما: “من أجل تثبيت النظام الكمي، يجب أن تكون نبضات التحكم سريعة – وقد أظهرت وحدات التحكم في الذكاء الاصطناعي لدينا وعدًا بتحقيق مثل هذا العمل الفذ”.
“وبالتالي، فإن طريقتنا المقترحة للتحكم الكمي باستخدام وحدة تحكم الذكاء الاصطناعي يمكن أن توفر اختراقًا في مجال الحوسبة الكمومية عالية السرعة، وقد تكون الخطوة الأولى لتحقيق آلات كمومية ذاتية القيادة، على غرار السيارات ذاتية القيادة.
نأمل أن تجذب هذه الأساليب العديد من الباحثين الكميين للتطورات التكنولوجية المستقبلية “.
المصدر: scitechdaily
شاهد ايضا:
