كيف أثبت طالب الدراسات العليا بجامعة ويسكونسن، الذي كان يبحث في الحوسبة الكمومية، أن أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية أفضل مما كنا نعتقد

تم إجراء الكثير من الاكتشافات الرائعة أثناء البحث عن شيء آخر. لطلاب الدراسات العليا في علوم الكمبيوتر بجامعة واشنطن إوين تانغأظهرت الأبحاث في مجال الحوسبة الكمومية أن أجهزة الكمبيوتر القديمة العادية لدينا قد تكون قادرة على القيام بأكثر بكثير مما كنا نعتقد من قبل.

إن اكتشاف تانغ لخوارزمية قوية جديدة للتعلم الآلي لأجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية قلب الافتراضات حول تحديات الحوسبة التي كان يُعتقد أنها تتطلب أجهزة كمبيوتر كمومية. هذا الاكتشاف، الذي تم في حين كان تانغ يدرس خوارزميات التعلم الآلي والحوسبة الكمومية عندما كان طالباً جامعياً في جامعة تكساس، لها آثار هائلة على كلا المجالين.

مسجل الآن في UW مدرسة بول جي ألين لعلوم وهندسة الحاسبات كطالب دراسات عليا يبلغ من العمر 18 عامًا فقط، يواصل تانغ البحث في كيفية تأثير الحوسبة الكمومية على التعلم الآلي. الأسبوع الماضي فقط، ورقتين أخريين تم إصدار إثبات أن نتائجها المذهلة ستعمل مع أنواع أخرى من التعلم الآلي.

وقال تانغ في مقابلة مع GeekWire: "لقد انتهى بنا الأمر بالحصول على هذه النتيجة في التعلم الآلي الكمي، وكأثر جانبي لطيف ظهرت خوارزمية كلاسيكية".

الحوسبة الكمومية واحدة من أكبر الأشياء الكبيرة القادمة في الأفق التكنولوجي. يقترح استبدال النظام الثنائي الذي تم تطويره لتشغيل أجهزة الكمبيوتر القديمة والحديثة، حيث يتم تمثيل المعلومات من خلال مجموعة معقدة من مفاتيح التشغيل والإيقاف، بنظام يوجد فيه أكثر من طريقتين لتمثيل المعلومات.

وقد يؤدي ذلك إلى تطوير أجهزة كمبيوتر قوية للغاية يمكنها معالجة المعلومات بطرق لم نفهمها بالكامل بعد، لكن الحوسبة الكمومية صعبة. تعتبر الأنظمة الأقدم باهظة الثمن للغاية، كما أن المتخصصين المطلوبين لبناء وصيانة هذه الأنظمة مكلفون للغاية أيضًا.

وهذا يعني أن الكثير من أبحاث الحوسبة الكمومية تركز على تحديد ما إذا كانت خوارزميات الحوسبة الكمومية ستوفر "التسريع" اللازم، على حد تعبير تانغ، مقارنة بخوارزميات الحوسبة الكلاسيكية. إنها تتحدث عن طفرة هائلة في قوة الحوسبة سيكون من المستحيل تجاهلها والتي ستصبح بمثابة حصص على الطاولة لأكبر شركات الحوسبة في عصرنا، مثل الشركتين اللتين تقعان على جانبي بحيرة واشنطن في منطقة سياتل، وأمازون وأمازون. مايكروسوفت.

أثبت تانج أن خوارزميات التعلم الآلي الكلاسيكية التي تعمل على حل مشكلات التوصية -المستخدمة على نطاق واسع عبر وسائل الإعلام وشركات البيع بالتجزئة- كانت قادرة على القيام بما هو أكثر بكثير مما تتصوره الحكمة التقليدية.

As وأوضحت مجلة كوانتا، وهي مجلة تقنية حول الحوسبة الكمومية، أوضح تانغ أن تقنيات أخذ العينات المستخدمة في خوارزمية التوصية الكمومية المعروفة يمكن تكرارها في أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية: "تم تشغيل خوارزمية تانغ في وقت متعدد اللوغاريتمي - مما يعني الوقت الحسابي المدرج مع لوغاريتم الخصائص مثل الرقم المستخدمين والمنتجات في مجموعة البيانات - وكانت أسرع بشكل كبير من أي خوارزمية كلاسيكية معروفة سابقًا.

أدرك علماء الحوسبة الكمومية والتعلم الآلي على الفور تأثير هذا الاكتشاف.

كان يُعتقد في السابق أن خوارزميات التوصية هي واحدة من أسهل التطبيقات التي يمكن فهمها للحاسوب الكمي، وقد أثبتت الأبحاث أن الخوارزمية الكمومية أنتجت بالفعل نتائج أسرع بكثير من أفضل خوارزميات الحوسبة الكلاسيكية. ومع ذلك، لم يحدد أحد ما إذا كانت هناك طريقة لاستخدام أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية للحصول على نتائج مماثلة، حتى فعل تانغ ذلك.

تصف تانغ عملها بتواضع بأنه عبارة عن شد سلسلة من الخيوط المختلفة قبل الوصول إلى استنتاجها، ولكن هذه هي طبيعة الاكتشافات المهمة. قالت: "لم يتم تجميعها معًا قبل أن ألاحظ ذلك".

يشير اكتشافها إلى أن التعلم الآلي لن يكون التطبيق القاتل لأجهزة الكمبيوتر الكمومية المبكرة، وأن الطرق التقليدية لتوفير قوة الحوسبة اللازمة لدعم تلك الخوارزميات سيكون لها عمر افتراضي أطول بكثير مما كان متوقعًا. ستظل أجهزة الكمبيوتر الكمومية قادرة على تحقيق اختراقات حوسبة هائلة في مجموعة متنوعة من المجالات، من التشفير إلى النمذجة الجغرافية، ولكن من المرجح أن تكون مكلفة للغاية بحيث لا يمكن تبرير استخدامها في مجال التعلم الآلي في أيامها الأولى.

تعتبر أبحاث تانغ في الحوسبة الكمومية نظرية إلى حد كبير، وقد أشارت إلى أن أبحاث الحوسبة الكمومية تفترض مستوى معينًا من قوة الحوسبة التي ليست بالضرورة عملية في المستقبل القريب. أطلقت شركات مثل Cray وRigetti Computing وIBM أجهزة كمبيوتر كمومية بدائية، لكننا بعيدون جدًا عن اليوم الذي تحل فيه أجهزة الكمبيوتر الكمومية محل الخوادم القديمة العادية في مراكز البيانات حول العالم.

لكن الشركات السحابية تراهن بشكل كبير على أبحاث الذكاء الاصطناعي، وقد أظهرت بالفعل أنها ستفعل ذلك إنفاق المليارات على التكنولوجيا التي من شأنها أن تدعم هذا البحث بشكل أفضل. إن فهم متى يكون هذا الرهان أكثر منطقية سيكون أمرًا في غاية الأهمية لشركات مثل Amazon Web Services، وMicrosoft، وGoogle.

لا تشعر تانغ، الباحثة النظرية، بالارتياح في التنبؤ بتوقيت ذلك المستقبل، حيث قالت: “لن أقول إن أحد أهدافي البحثية الرئيسية هو دفع أجهزة الكمبيوتر الكمومية إلى الاتجاه السائد”.

ومع ذلك، فإن تحديد المجالات التي ستحدث فيها الحوسبة الكمومية اختلافًا واضحًا في النتائج سيكون مجالًا مهمًا للغاية خلال العقد المقبل، واستشهد تانغ بالعمل مع أستاذ جامعة ويسكونسن جيمس لي حول هذه القضايا كجزء كبير من سبب انتقالها من تكساس إلى سياتل.

المصدر: https://www.geekwire.com/2018/uw-grad-student-researching-quantum-computing-proved-classical-computers-better-thinkt/