أعلنت مجموعة من العلماء في الصين أنهم قد وصلوا إلى إنجاز جديد في مجال (الحوسبة الكمومية) Quantum Computing، إذ إن الحاسوب الصيني الكمي (Jiuzhang) قد نجح في أداء مهام شائعة الاستخدام في الذكاء الاصطناعي أسرع بـ 180 مليون مرة من أقوى حاسوب عملاق في العالم.
وفي هذا الصدد؛ قال الباحثون: “إن هذا الإنجاز الجديد يتيح توظيف الحوسبة الكمية لحل المشكلات في قطاعات، مثل: التنقيب عن البيانات والعلوم الحيوية، وتحليل الشبكات، وأبحاث النمذجة الكيميائية”.
طور حاسوبَ (Jiuzhang) فريقٌ من العلماء الصينيين بقيادة (بان جيانوي) Pan Jianwei أستاذ الفيزياء في جامعة الصين للعلوم والتكنولوجيا (USTC) – والمعروف بأنه الأب الروحي للحوسبة الكمومية في الصين – بهدف استخدام الحوسبة الكمومية في حل المشكلات التي نواجهها في عالمنا.
وقد قال (بان جيانوي): “إن الفريق البحثي نجح في أن يخطو خطوة جديدة تجاه حل مشكلات من الواقع العملي عبر الحواسيب الكمية بمعماريتها الحالية”.
وتُعرف الحوسبة الكمومية بأنها مجال متعدد التخصصات يشمل جوانب علوم الحاسوب والفيزياء والرياضيات التي تستخدم ميكانيكا الكم بهدف حل المشكلات المعقدة بسرعة أكبر من الحواسيب التقليدية، ويشمل مجال الحوسبة الكمومية بحوثًا حول الأجهزة وتطوير التطبيقات.
موضوعات ذات صلة بما تقرأ الآن:
كما أن الحواسيب الكمومية قادرة على حل أنواع معينة من المشكلات بسرعة أكبر من الحواسيب التقليدية بالاستفادة من التأثيرات الميكانيكية الكمية، مثل التراكب والتداخل الكمي.
ما هي سرعة حاسوب Jiuzhang؟
حصل حاسوب (Jiuzhang) الكمي الصيني على شهرة عالمية واسعة في عام 2020 عندما حقق تفوقًا كميًا جديدًا بإجراء عملية حسابية في 200 ثانية فقط، في حين تستغرق هذه العملية الحسابية أكثر من 2.5 مليار سنة على أسرع حاسوب غير كمي أو كلاسيكي في العالم.
ولكن خلال هذا العام نجح الفريق البحثي خلال التجربة المعملية، في استخدام حاسوب (Jiuzhang) في تنفيذ بعض خوارزميات الذكاء الاصطناعي الشائعة وتسريع أدائها، وهو ما يمثل إنجازًا كبيرًا في مجال الحوسبة الكمومية.
إذ استخدم الفريق البحثي الحاسوب في تنفيذ وتسريع أداء خوارزميتي: (البحث العشوائي) Random Search، و(محاكاة التلدين) Simulated Annealing اللتين تُستخدمان بشكل شائع في مجال الذكاء الاصطناعي، وتمثلان تحديًا كبيرًا للحواسيب الخارقة التقليدية. وقد قرر الباحثون استخدام أكثر من 200 ألف عينة لحلها.
في المستويات التكنولوجية الحالية؛ يستغرق أسرع حاسوب عملاق في العالم ما يقدر بنحو 700 ثانية لتصفح كل عينة، مما يعني أن معالجة العدد نفسه من العينات ستستغرق ما يصل إلى خمس سنوات.
ولكن استغرق حاسوب (Juizhang) أقل من ثانية لمعالجتها، وهذا أسرع بمقدار 180 مليون مرة من أسرع حاسوب عملاق على هذا الكوكب اليوم.
ما هي مزايا استخدام حاسوب Jiuzhang الخارق؟
تختلف الحوسبة الكمومية عن الحوسبة التقليدية، ففي الحوسبة التقليدية؛ يتمثل (البت) bit في صورة الرقم “صفر” أو “واحد” كوحدة أساسية للمعلومات، ومن ثم توجد محدودية في عملية تمثيل البيانات، مما يجعل أداء تلك الحواسيب محدودًا مع مهام معالجة البيانات المعقدة.
بينما الحوسبة الكمومية تعتمد على (الكيوبت) qubit الذي يمكن تمثيله في صورة “صفر” أو “واحد” أو كليهما في الوقت نفسه، مما يسمح بتمثيل جميع الاحتمالات في وقت واحد، وهذا ما يجعلها قوية الأداء مع حل المشكلات والعمليات المعقدة.
تعمل الولايات المتحدة أيضًا على الحواسيب الكمومية الخارقة، ووجدت أن الجزيئات النووية الفرعية المستخدمة في قلب الحواسيب الكمومية عرضة للتدمير، وعمرها قصير للغاية، مما يجعلها عرضة للخطأ في حال تعرضت لأي تشويش من البيئة المحيطة. وهذا هو السبب في أن الحواسيب الكمومية تعمل في بيئات معزولة وفي درجات حرارة منخفضة للغاية.
ولكن يستخدم الحاسوب (Jiuzhang) – الذي سُمي على اسم نص رياضيات صيني عمره 2000 عام – الضوء كوسيط فيزيائي للحساب، وعلى عكس الحواسيب الكمومية الأخرى لا يحتاج إلى العمل في بيئات مغلقة في درجات حرارة منخفضة للغاية ويمكن أن يعمل بثبات لفترة أطول.
إذ تستخدم أجهزة الحواسيب الكمومية الضوئية مصادر ضوء كمومية ينبعث منها نبضات ضوئية مضغوطة، بجانب مكافئات بوحدات (الكيوبت) qubit تتوافق مع أوضاع المشغل المستمر مثل: الموضع أو زخم الحركة.
وقد استخدم الفريق عن قصد بعض الخوارزميات المتقدمة المستخدمة اليوم لإثبات مزايا استخدام الحوسبة الكمومية، إذ أظهر البحث أنه حتى الحواسيب الكمومية في المراحل المبكرة تقدم ميزة واضحة على الحواسيب الكلاسيكية.
وقد قال الفريق البحثي إن هذا الإنجاز الجديد الذي حققه حاسوب (Jiuzhang) يمكن أن يساعد الباحثين أيضًا في تطبيق التكنولوجيا لحل المشكلات في مجالات متعددة اليوم أبرزها المشكلات التي تواجهها خوارزميات التعلم الآلي في التنقيب عن البيانات، مما يساعد في حل المشكلات التي تجدها أكثر الحواسيب فعاليّة في السوق مستعصية حاليًا.