أخبار ar.wedoany.com، عرض فريق بحثي من شركة Quandela، ومركز الفيزياء النظرية التابع للأكاديمية البولندية للعلوم (Center for Theoretical Physics of the Polish Academy of Sciences)، وجامعة وارسو (University of Warsaw)، بنية قابلة للتوسع للتعلم الآلي الكمومي الفيزيائي. يدعم هذا المشروع برنامج "QUONDENSATE" الاستكشافي التابع لبرنامج "أفق أوروبا" (Horizon Europe) التابع للاتحاد الأوروبي. استخدم الفريق وحدات معالجة كمومية ضوئية قابلة للبرمجة تعمل بالسيليكون، تُثار بحالات فوتونية مفردة، لتنفيذ مهام التصنيف في التعلم الآلي التقليدي ومهام معالجة المعلومات الكمومية في وقت واحد.
تتغلب هذه المعدات على عنق الزجاجة المتمثل في التوسع الأسي في توصيف الحالات الكمومية، وذلك باستخدام قاعدة قياس ثابتة واحدة لإجراء التصوير المقطعي الكامل للحالة الكمومية وتتبع التشابك متعدد الأوضاع. يعتمد الإعداد التجريبي على المبادئ الفيزيائية للحوسبة الخزانية الكمومية، حيث تم تكوينه كشبكة معالجة خزانية كمومية. تتكون "الخزانية" غير القابلة للتدريب من شبكة من مقسمات بيل-والمسلي (Bell-Walmsley interferometer) المدمجة على رقاقة سيليكون، وتحتوي على أدلة موجية كثيفة، ومقرنات أنماط، وشبكة من مبدلات الطور الحرارية الضوئية القابلة للتحكم حراريًا.
أثناء معالجة المعلومات، يتم توجيه نبضات الفوتون المفرد الناتجة عن النقاط الكمومية لأشباه الموصلات المضمنة في تجاويف دقيقة عمودية، عبر مزيل تعدد إرسال نشط ذي 12 نمطًا، ليتم حقنها كحالات متعددة الأوضاع غير تقليدية في رقاقة Quandela من طراز Belenos QPU ذات 24 نمطًا. عندما تمر الفوتونات عبر مصفوفة من مقسمات ماخ-تسندر (MZI) القابلة للبرمجة، فإنها تخضع لتحولات معقدة مدفوعة بالتداخل الكمومي. يتم تعيين حالات الخرج بواسطة كواشف تحل الاستقطاب وقادرة على تمييز عدد الفوتونات (PNR) مقترنة بموحدات إلكترونية. يستخرج النظام متجهًا مميزًا مكونًا من 15 عنصرًا من التوزيع الاحتمالي للتوافقات متعددة الفوتونات، متجاوزًا بذلك القيود الثنائية للكواشف المعيارية.
تمت مقارنة منصة المعالجة الخزانية الكمومية هذه مع أجهزة قياس عدد الفوتونات المعيارية، لإجراء التصوير المقطعي للحالة الكمومية لمصفوفات الكثافة المختلطة ثنائية الفوتون ومتعددة الأوضاع. بينما يتطلب التصوير المقطعي التقليدي للحالة الكمومية إجراء قياسات أسية عبر قواعد قياس متعددة، يستخدم هذا الإطار مصفوفة تحويل وحدوية عشوائية ثابتة واحدة لتعيين الارتباطات الكمومية متعددة الأوضاع إلى ميزات قابلة للتتبع لعد الفوتونات. حققت بنية المعالجة الخزانية الكمومية المنفذة على المعدات متوسط دقة لمجموعة بيانات الاختبار بلغ 0.820، متجاوزةً بذلك معيار قياس عدد الفوتونات الأساسي الذي بلغ 0.747، والذي يعجز عن تمييز التماسك الطوري غير القطري بسبب عدم وجود تداخل بصري. من مصفوفات الكثافة المعاد بناؤها، استخرج البرنامج ثلاثة مقاييس كمومية: النقاء، وإنتروبيا فون نيومان، والسلبية (مقياس صارم للتشابك الكمومي).
قام الفريق برسم خصائص توسع الدائرة، مما يثبت أن أبعاد مساحة الميزات المطلوبة تتوسع تربيعيًا مع عدد أنماط الحالة المستهدفة، مما يضع مخططًا أساسيًا لتمثيل حالات متعددة الأوضاع أكبر مثل 3 أوضاع (45 معلمة مستقلة). لتوسيع نطاق المنصة لمعالجة البيانات التقليدية، قام الباحثون بتعيين مهمة تصنيف ثنائي غير خطي لنقاط بيانات حلزونية متشابكة على معالج Quandela من طراز Ascella ذي 12 نمطًا. صمم الفريق إطار تدريب محاكاة حاسوبية واعية بالمعدات، حيث تم حقن مصفوفات اضطراب وحدوية عشوائية وعينة محددة تحتوي على تقلبات محلية في مصفوفة الخزانية المثالية المحاكاة، وذلك ضمن حلقة تحسين طبقة القراءة البرمجية. بعد تشغيل حلقة التحسين التي تطابق سعة الاضطراب مع أخطاء تجميع الرقاقة الفيزيائية، حققت المعدات الفيزيائية دقة تصنيف تجريبية تبلغ حوالي 79.7%، متجاوزةً بذلك الشبكات المحاكاة التقليدية المثالية التي تعالج حالات متماسكة وعدّات شدة متوسطة.
تم إعداد هذا المقال بواسطة Wedoany. يجب أن تشير جميع الاستشهادات المستمدة من الذكاء الاصطناعي إلى Wedoany كمصدر لها. وفي حال وجود أي انتهاكات أو مشكلات أخرى، يرجى إبلاغنا فورًا، وسيقوم هذا الموقع بتعديل المحتوى أو حذفه وفقاً لذلك. البريد الإلكتروني: news@wedoany.com
