يمكن للخوارزمية الكمومية الجديدة أن تطلق العنان للذكاء الاصطناعي والحوسبة العلمية بشكل أسرع
قام باحثون من مختبر بروكهافن الوطني التابع لوزارة الطاقة الأمريكية، وجامعة نورث إيسترن، وGoogle Quantum AI، وجامعة تكساس في أوستن بتطوير خوارزمية جديدة للحوسبة الكمومية يمكنها توسيع نطاق المشكلات التي تستطيع أجهزة الكمبيوتر الكمومية المستقبلية حلها. تقدم الخوارزمية، المعروفة باسم تحويل هيرميت الكمي (QHT)، “بدائية كمومية” جديدة، وهي لبنة بناء حسابية أساسية يقول الباحثون إنها يمكن أن تحسن كيفية معالجة أجهزة الكمبيوتر الكمومية للبيانات، ومحاكاة الأنظمة الفيزيائية، ودعم التطبيقات الناشئة مثل الذكاء الاصطناعي (AI). قدم الفريق النتائج التي توصل إليها في ندوة ACM السنوية الثامنة والخمسين حول نظرية الحوسبة (STOC 2026) في سولت ليك سيتي. معالجة النقص في وحدات البناء الكمومية، على عكس أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية، تعتمد أجهزة الكمبيوتر الكمومية على خوارزميات متخصصة تستغل ظواهر ميكانيكا الكم مثل التراكب والتشابك. على الرغم من التقدم الكبير الذي تم إحرازه في الأجهزة الكمومية، يقول الباحثون إن النظام البيئي للبرمجيات لا يزال يفتقر إلى مجموعة متنوعة من البدائيات الخوارزمية الموحدة التي يمكن إعادة استخدامها عبر تطبيقات مختلفة. ويهدف تحويل هيرميت الكمي المطور حديثًا إلى سد جزء من هذه الفجوة. في الحوسبة الكلاسيكية، يُستخدم تحويل هيرميت على نطاق واسع في الهندسة والفيزياء ومعالجة الإشارات. إنه يلعب دورًا مهمًا في وصف المذبذب التوافقي الكمي. نموذج فيزيائي أساسي ويظهر أيضًا في الأنظمة المستندة إلى Gaussian المستخدمة في التعلم الآلي وعلوم البيانات. ومع ذلك، حتى الآن، ظل إجراء العملية المكافئة بكفاءة على الكمبيوتر الكمي مكلفًا من الناحية الحسابية. ضغط الحسابات المعقدة صمم فريق البحث دائرة كمومية قادرة على إجراء تحويل هيرميت بنفقات حسابية لوغاريتمية فقط، مما يقلل بشكل كبير من عدد العمليات المطلوبة مقارنة بالطرق الحالية. تتضمن الخوارزمية أيضًا تقنية تُعرف باسم التوجيه الكمي السريع، والتي تسمح للكمبيوتر الكمي بحساب الحالة المستقبلية لأنظمة كمومية معينة دون محاكاة كل خطوة وسيطة. ووفقا للباحثين، يمكن لهذه القدرة أن تقلل بشكل كبير من الوقت اللازم لإعداد الحالات الكمومية المعقدة قبل بدء الحساب. عند دمجه مع أساليب إعداد الحالة الجديدة التي طورها الفريق، يوفر تحويل هيرميت الكمي طريقة عملية لتمثيل وتحليل المعلومات الكمومية بشكل أكثر كفاءة. التطبيقات المحتملة وراء فيزياء الكم على الرغم من أن العمل رياضي في الأساس، إلا أن آثاره تمتد إلى ما هو أبعد من الفيزياء النظرية. نظرًا لأن وظائف هيرميت تدعم بالفعل العديد من النماذج الغوسية المستخدمة في الإحصاء والتعلم الآلي ومعالجة الإشارات، يعتقد الباحثون أن البدائية الكمومية الجديدة يمكن أن تدعم في النهاية خوارزميات كمومية أكثر كفاءة في مجالات تشمل الذكاء الاصطناعي وعلوم المواد وأبحاث الطاقة والمحاكاة العلمية المتقدمة. ولعل الأهم من ذلك هو أن الفريق يرى أن توسيع مكتبة البدائيات الكمومية القابلة لإعادة الاستخدام سيمكن الباحثين من تصميم فئات جديدة تمامًا من الخوارزميات الكمومية بدلاً من الاعتماد بشكل متكرر على التقنيات الحالية مثل تحويل فورييه الكمي. وفقًا للدراسة، يوفر تحويل هيرميت الكمي أيضًا ميزة سرعة هائلة مقارنة بأفضل الأساليب الكلاسيكية المعروفة لأداء عمليات مكافئة في ظل ظروف الحوسبة الكمومية المناسبة. جهد تعاوني نشأ المشروع من خلال بحث مدعوم من برنامج أبحاث الحوسبة العلمية المتقدمة التابع لوزارة الطاقة الأمريكية. توسعت المناقشات الأولية بين نينج باو، الأستاذ المساعد في جامعة نورث إيسترن مع تعيين مشترك في مختبر بروكهافن الوطني، وستيفن جوردان من Google Quantum AI لاحقًا إلى تعاون أوسع يشمل باحثين من جامعة تكساس في أوستن. يوضح العمل الناتج التركيز المتزايد على تطوير ليس فقط أجهزة كمومية أكثر قوة، ولكن أيضًا الأسس الرياضية اللازمة لجعل أجهزة الكمبيوتر الكمومية المستقبلية مفيدة على نطاق واسع. في حين أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية المتسامحة مع الأخطاء والقادرة على تشغيل خوارزميات مثل QHT على نطاق واسع لا تزال قيد التطوير، فإن الباحثين ينظرون إلى البدائيات الخوارزمية الجديدة باعتبارها لبنات بناء أساسية ستحدد في النهاية ما يمكن أن تحققه الأنظمة الكمومية المستقبلية. بدلاً من تمثيل تطبيق كامل بمفرده، يهدف تحويل هيرميت الكمي إلى أن يصبح أداة حسابية قابلة لإعادة الاستخدام يمكن للخوارزميات الكمومية المستقبلية البناء عليها عبر مجموعة واسعة من التخصصات العلمية.
تم النشر: 2026-07-14 07:22:00
