حقق باحثون سويديون تقدماً كبيراً في مجال الحوسبة الكمومية قد يسرّع بشكل كبير تطبيقات الذكاء الاصطناعي ويغيّر طريقة تدريب ونشر نماذج الذكاء الاصطناعي.
في 24 يونيو 2025، كشف فريق بقيادة طالب الدكتوراه ين زينغ في جامعة تشالمرز للتكنولوجيا عن مضخم كيوبت يعمل بالنبضات، يعالج أحد أكبر التحديات في توسيع نطاق أجهزة الكمبيوتر الكمومية: استهلاك الطاقة وتوليد الحرارة.
يعمل هذا المضخم المبتكر فقط عند قراءة المعلومات من الكيوبتات، ويستهلك عُشر الطاقة فقط مقارنة بأفضل المضخمات الحالية دون التأثير على الأداء. هذا الانخفاض الكبير في استهلاك الطاقة يساعد على منع فقدان الكيوبتات لحالتها الكمومية، وهي ظاهرة تُعرف باسم "فك الترابط"، والتي كانت عاملاً رئيسياً يحد من تطور الحوسبة الكمومية.
يقول زينغ، المؤلف الأول للدراسة المنشورة في مجلة IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques: "هذا هو أكثر المضخمات حساسية التي يمكن بناؤها اليوم باستخدام الترانزستورات. لقد نجحنا في تقليل استهلاكه للطاقة إلى عُشر ما تتطلبه أفضل المضخمات الحالية دون التأثير على الأداء".
استخدم الفريق البرمجة الجينية لتمكين التحكم الذكي في المضخم، مما يسمح له بالاستجابة لنبضات الكيوبت الواردة خلال 35 نانوثانية فقط. هذه السرعة ضرورية لأن المعلومات الكمومية تُنقل على شكل نبضات، ويجب أن يعمل المضخم بسرعة كافية لمواكبة قراءة الكيوبتات.
ويشير الأستاذ يان غرانه، المشرف على البحث: "تقدم هذه الدراسة حلاً لتوسع أجهزة الكمبيوتر الكمومية مستقبلاً، حيث يشكل توليد الحرارة بواسطة هذه المضخمات أحد أكبر العوائق".
وتحمل هذه التطورات آثاراً عميقة على الذكاء الاصطناعي. فقد أظهرت تجارب حديثة أجراها باحثون في جامعة فيينا أن حتى أجهزة الكمبيوتر الكمومية الصغيرة يمكنها تعزيز أداء التعلم الآلي باستخدام دوائر كمومية ضوئية مبتكرة. وتشير نتائجهم إلى أن تكنولوجيا الكم الحالية ليست مجرد تجريبية، بل يمكنها بالفعل تقديم مزايا عملية لتطبيقات الذكاء الاصطناعي المحددة.
تستفيد أجهزة الكمبيوتر الكمومية من مبادئ ميكانيكا الكم، حيث يمكن للكيوبتات أن توجد في حالات متعددة في الوقت نفسه، مما يمكّنها من معالجة مشاكل معقدة تتجاوز قدرات الحواسيب التقليدية. فمع 20 كيوبت فقط، يمكن لجهاز كمومي تمثيل أكثر من مليون حالة مختلفة في آن واحد.
ومع زيادة عدد الكيوبتات، تتضاعف قوة الحوسبة الكمومية بشكل أُسي، لكن تزداد أيضاً صعوبة إدارة الحرارة ومنع فك الترابط. ويعالج اختراق تشالمرز هذا التحدي بشكل مباشر، مما قد يمكّن من تطوير أنظمة كمومية أكبر وأكثر استقراراً ومصممة خصيصاً لأعباء عمل الذكاء الاصطناعي.
ويتوقع الخبراء أن الذكاء الاصطناعي المعزز بالكم قد يحدث ثورة في مجالات مثل اكتشاف الأدوية، وعلوم المواد، والنمذجة المالية، وحل مشاكل التحسين المعقدة التي لا تزال غير قابلة للحل حتى بالنسبة لأقوى الحواسيب الفائقة الحالية.