هل تمتلك الحوسبة الكمومية أول حالة استخدام واقعية؟

الكم، الذكاء الاصطناعي والفوتونيات: ثورة حوسبة جديدة

تشهد تقنيات الحوسبة والمعلومات عدة ثورات تكنولوجية في آن واحد: صعود الذكاء الاصطناعي، ظهور الحوسبة الكمومية، والاتجاه نحو الفوتونيات لتجاوز قيود الحوسبة التقليدية القائمة على السيليكون.
حتى الآن، عمل كل من هذه القطاعات الجديدة في عزلة إلى حد كبير: يتم تدريب الذكاء الاصطناعي والحوسبة على شرائح سيليكون تقليدية، وتسعى الحوسبة الكمومية إلى تحسين تقنيتها حتى تجد تطبيقًا عمليًا، ولا تزال تكنولوجيا الفوتونيات تجري تجارب على التصاميم والتطبيقات.
ربما ليس من المستغرب أن دمج هذه المجالات معًا قد يولد إمكانيات جديدة. يبدو أن الحوسبة الكمومية قد وجدت للتو حالة استخدام عملية، ولا تحتاج حتى إلى تحسين إضافي لتكون مفيدة.
اكتشف باحثون في مركز فيينا للعلوم والتقنية الكمومية (VCQ) (النمسا)، ومعهد بوليتكنيكو دي ميلانو (إيطاليا)، والمجلس الوطني للبحوث (IFN-CNR) (إيطاليا)، وشركة Quantinuum (المملكة المتحدة) أن الحواسيب الكمومية الحالية يمكنها التفوق على الحواسيب التقليدية في تدريب الذكاء الاصطناعي باستخدام معالج فوتوني.
نشروا نتائجهم في Nature Photonics¹، تحت العنوان “Experimental quantum-enhanced kernel-based machine learning on a photonic processor”.

لماذا يواجه تدريب الذكاء الاصطناعي والحوسبة الكمومية حدودًا

ارتفاع تكاليف تدريب الذكاء الاصطناعي ومتطلبات الطاقة

مؤخرًا، حققت تقنية الذكاء الاصطناعي تقدمًا هائلًا. ومع ذلك، تم تحقيق ذلك فقط من خلال استخدام كميات هائلة من طاقة الحوسبة، مستهلكة عشرات مليارات الدولارات في الشرائح والكهرباء.
بالطبع، يمكن تحقيق بعض التقدم في الكفاءة، كما يظهر من خلال DeepSeek AI المدربة بتكلفة منخفضة جدًا في كل من الحوسبة والمال، متفوقة على منافسيها الغربيين بفرق كبير. لكن في النهاية، ستظل تحسينات البرمجيات محدودة في جعل تدريب الذكاء الاصطناعي أقل استهلاكًا للكمية والطاقة.

تحديات قابلية التوسع والضوضاء في الحوسبة الكمومية

في الوقت نفسه، تُعد الحوسبة الكمومية تقنية واعدة، لكنها حتى الآن تعاني من عيب قاتل. الحالة الهشة للغاية للمادة التي يجب الحفاظ عليها لعمل الحوسبة الكمومية تجعلها مكلفة وغير قابلة للتوسع بشكل كبير.
كما يعني ذلك أن النتائج المستخلصة تكون ‘مزعجة’، مع أخطاء متكررة وتأخيرات ونتائج غير موثوقة.
هنا أيضًا، قد تعني الابتكارات أن إما شبكة من الحواسيب الكمومية الصغيرة أو تصميم معماري جديد للأجهزة، يستخدم حالة مادة جديدة تسمى التوبوكندكتور، مما يسمح بالقابلية للتوسع، قد يحلان المشكلة.
حتى يتم تأكيد ذلك، لا يزال هذا يضع موثوقية الحوسبة الكمومية موضع تساؤل، فهي تقنية لا تزال تبحث عن حالة استخدام عملية منطقية من الناحية الاقتصادية.

طرق النواة المعززة بالكم للذكاء الاصطناعي

كيف تضيف نوى الكم قدرة أبعادية لتعلم الآلة

تُعد طرق النواة أدوات شائعة الاستخدام في تعلم الآلة، وتستخدم طريقة رياضية لإضافة أبعاد إلى مجموعة البيانات لتحسين التعرف على الأنماط المخفية.

المصدر: MDPI