صنع الكنديون نموذجًا أوليًا للكمبيوتر الكمومي "مقوس" لمهام التحسين

الآلة الفوتونية الجديدة لإيزنغ من جامعة كوينز

طوّر علماء من جامعة كوينز في كينجستون (المملكة المتحدة) منصة فوتونية قابلة للبرمجة تعمل عند درجة حرارة الغرفة وتحتفظ بالثبات لساعات. جوهريًا تشبه جهاز الحوسبة الكمومية لشركة D‑Wave الذي يحل مسائل تحسين التوليف، لكنها تختلف بشكل كبير في التكلفة والموثوقية وتكلفة الصيانة.

كيف يعمل الجهاز
* مولد ضوئي إلكتروني

تستخدم المنصة مكونات عادية للاتصالات البصرية: ليزر، معدلون على طبقة رقيقة من نيون الليثيوم، مكبر بصري شبه موصل ومعالجة رقمية للإشارات.

* نموذج إيزنغ

بدلاً من المغناطيسات الصغيرة التقليدية (كما في الآلة الكلاسيكية لإيزنغ) يستخدم النظام نبضات ضوئية. كل «سبين افتراضي» هو نبضة مستقلة، تدور في حلقة مع التحكم.

* ترميز المشكلة

يتم ترميز مسألة تحسين التوليف بسلسلة من النبضات. بعد تشغيلها تتفاعل حتى يصل النظام إلى حالة الطاقة الدنيا – وتصبح هذه الحالة إجابة المسألة (مثلاً الطريق الأمثل في مشكلة بائع الجولات).

المواصفات التقنية
المؤشر القيمة عدد السبينز 256 الاتصالات الممكنة 65 536 «كل مع كل» الأداء >200 GOPS (مليارات عمليات في الثانية) عند تفاعل السبينز والمعالجة غير الخطية
للمقارنة، منصات D‑Wave الكمومية الحديثة تكلف ملايين المرات أكثر وتعمل لثوانٍ قليلة فقط لكل حل.

لماذا هو مهم
* درجة حرارة الغرفة – لا يحتاج النظام إلى تبريد كريوجيني.

* الثبات طويل الأمد – يعمل لساعات، وليس مللي ثانية.

* الاقتصاد – أرخص بكثير وأسهل في الصيانة من النظائر الكمومية.

التطبيقات المحتملة
* تحسين المسارات (اللوجستيات، النقل)

* حساب تجزئة الأعداد

* تخليق البروتين وتصميم أدوية

* التشفير وأمان البيانات

* الحوسبة العصبية المورفية

يفتح الجهاز الجامعي آفاقًا لإنشاء حواسيب تماثلية عملية وقابلة للتوسع وفعّالة من حيث الطاقة لمجموعة واسعة من مسائل التحسين.