أكد
وتمكن فريق الدراسة، بقيادة باحثين من جامعة تشجيانغ وجامعة تسينغهوا في الصين، من الحصول على معالج كمي فائق التوصيل بسعة 121 كيوبت لإثبات نظريتين رياضيتين، بما في ذلك واحدة تم وضعها في عام 1978. الأولمبياد الدولي للرياضيات، مسابقة الرياضيات المرموقة للطلاب.
المهم هنا ليس أن بقدر جهاز الكمبيوتر توصلت إلى الإجابة الصحيحة (كما أملى الباحثون ذلك إلى حد كبير)، أو السرعة التي عملت بها (حيث يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية حل هذه المشكلات بسرعة كبيرة) – ولكن هذا النوع من الاستنتاجات تم تنفيذه على الأجهزة الكمومية على الإطلاق.
يقترح أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية يمكن أن تنتقل من كونها كسارات أرقام متقدمة جدًا إلى أنظمة قادرة على تنفيذ التفكير الرياضي المنطقي: البدء بمجموعة أولية من القواعد، واتخاذ خطوات يمكن التحقق منها للوصول إلى النتيجة.
“هنا نورد تقريرًا عن التنفيذ التجريبي لنظرية الهندسة الآلية التي تثبت على معالج كمي فائق التوصيل قابل للبرمجة بالكامل” يكتب الباحثين في ورقتهم.
“كأمثلة توضيحية، قمنا بإثبات نظريتين حول معالج كمي فائق التوصيل: تعامد أقطار المربع ومسألة الهندسة في الأولمبياد الرياضي الدولي عام 1978.”
ذكرت النظرية الأولى أن هناك اختبارًا لجبر الكم. كان التحدي يتمثل في أخذ مربع، ورسم كلا القطرين، وإثبات تقاطع القطرين في زوايا قائمة. حصل الباحثون على نظامهم الكمي للقيام بذلك باستخدام تطبيق هجين لنهج معروف يسمى طريقة وو.
بعد ذلك جاءت نظرية IMO، وهي مشكلة هندسية أكثر تعقيدًا تتضمن تقاطع المثلثات والدوائر.
وهنا تحول الباحثون إلى نهج يسمى بحث البرهان الرمزي، حيث تم استخدام الدوائر الكمومية لاقتراح وتطبيق وتقييم الخطوات المنطقية للوصول إلى الاستنتاج الصحيح.
مرة أخرى، ليست العمليات جديدة، بل إن هذه العمليات، المعروفة باسم إثبات النظرية الآلية، يمكن أن تعمل على معالج كمي، بمفاهيمها المجردة، وصيغها الجبرية، وسلاسل الحجج المنطقية.
لم يُثبت الباحثون سابقًا بشكل تجريبي ما إذا كان من الممكن تشفير الدوائر الكمومية بهذه الطريقة، نظرًا للضوضاء وعدم الاستقرار المرتبط عادةً بالبتات الكمومية.
“تثبت نتائجنا، على المستوى التجريبي، أن التفكير المنطقي الآلي هو مهمة قابلة للتطبيق للمعالجات الكمومية على المدى القريب وتوفر مسارًا ملموسًا نحو الذكاء الرمزي المعزز الكمي.” يكتب الباحثين.
هناك آثار هنا على الذكاء الاصطناعي والرياضيات أيضًا. استخدم الباحثون بعض المبسطة التعلم الآلي تقنيات النظرية الثانية، لتعزيز الخطوات الصحيحة أثناء العمل عليها.
وفي المستقبل، يقترح الباحثون ذلك الحوسبة الكمومية يمكن أن يساعد الذكاء الاصطناعي في حل المسائل الرياضية التي لا تستطيع خوارزمياته حلها حاليًا على أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية – على الرغم من أنه من الجدير التأكيد على أنه لم يتم اختبار أي من ذلك هنا.
ونظرًا لقدراتها التراكبية، يمكن للبتات الكمومية أن تفعل بشكل كبير أكثر من البتات الحاسوبية التقليدية، وإذا أمكن توسيع نطاق هذه التكنولوجيا بنجاح، فقد تكون الاحتمالات الرياضية الجديدة قابلة للوصول لهذه الأنظمة الكمومية والذكاء الاصطناعي.
“تُظهر هذه النتائج أن الاستدلال الرياضي المنظم يمكن صياغته كعملية كمومية قابلة للتنفيذ بدلاً من التحقق منه فقط من خلال المعالجة اللاحقة الكلاسيكية.” يكتب الباحثين.
لم يتمكن أحد من إثبات النظريات بهذه الطريقة من قبل، لذلك سيكون حتمًا إثباتًا صغيرًا ومحدودًا للمفهوم، لأن هذه مجرد البداية: مسائل رياضية بسيطة نسبيًا، والكثير من التوجيه نحو الإجابات.
ومع ذلك، للمضي قدمًا، فإن الأجهزة المادية لأجهزة الكمبيوتر الكمومية المتاحة ستفعل ذلك بحاجة إلى الحصول على أفضل – جزئيًا لاستيعاب المعادلات الهندسية الأكبر المعروفة باسم الحالات متعددة الحدود – ومن ثم يمكن تجربة هذه الأساليب مرة أخرى.
متعلق ب: CERN تكتشف التشابك الكمي في الجسيمات المولودة من بوزون هيغز
“تعمل التجارب الحالية على حالات متعددة الحدود ذات حجم محدود ومجموعة مقيدة من العلاقات الرمزية، مع قياس حالة الإثبات وإعادة إعدادها بين جولات الاستدلال المتعاقبة.” يكتب الباحثين.
“تنشأ هذه القيود من موارد الأجهزة المتاحة وليس من بنية إطار العمل نفسه.”
لم يتم نشر البحث بعد في مجلة خاضعة لمراجعة النظراء، ولكن النسخة الأولية متاحة على الموقع arXiv.
تم التحقق من صحة هذه المقالة بواسطة ريبيكا داير وتم تحريره بواسطة ريبيكا داير. وبينما نفخر بعمليتنا، فإننا بشر فقط. إذا اكتشفت خطأً، يرجى اعلامنا.
www.sciencealert.com
