IBM تُصدر Qiskit Fermions 0.1.0

أخبار ar.wedoany.com، أعلنت IBM Quantum رسميًا عن إصدار Qiskit Fermions (v0.1.0)، وهي مكتبة برمجيات مفتوحة المصدر وامتداد مترجم (transpiler) مخصصة للأنظمة الفرميونية، قادرة على تمثيل مؤثرات فرميونية، وبناء دوائر فرميونية مخصصة للمجال، وتحسين عملية التخطيط إلى بنية الكيوبتات. بُنيَت المكتبة على نواة Rust عالية الأداء، وتوفّر روابط بلغتي Python وC، لمعالجة الفجوة في الترجمة بين مشاكل فيزياء الجسيمات المتفاعلة مثل الكيمياء الكمومية ومحاكاة المواد المكثفة وبين معالجات الكيوبتات القياسية.

تعتمد Qiskit Fermions تصميمًا هرميًا: النواة الأساسية مبنية على Rust عالي الأداء، وتوفّر الطبقة العليا واجهة برمجة تطبيقات بلغة Python وروابط بلغة C، وهي مرخّصة بموجب رخصة Apache 2.0. فيما يتعلق باستراتيجية الترجمة، تدعم المكتبة التأجيل في تركيب الفرميونات إلى كيوبتات، وتُدخل ترميز تدفّق محلي مدعوم بكيوبتات مساعدة. وفيما يخص التكامل البيئي، تتصل المكتبة مباشرةً بـ ffsim (محاكاة فضاء فوك)، كما ترتبط بمكوّن إضافي للقطر الكمومي القائم على العينات (SQD)، بالإضافة إلى تقنيات الترجمة العشوائية qDRIFT وSqDRIFT.

في مسار الترجمة، كانت سير العمل التقليدية في الكيمياء الكمومية تعتمد عادةً على تخطيط هاميلتوني الفرميونات إلى كيوبتات عبر تحويلات مثل Jordan-Wigner، ثم تنفيذ خوارزميات تطور زمني. تعكس Qiskit Fermions هذا الترتيب، إذ تُبقي العمليات في مرحلة الترجمة المبكرة ضمن طبقة "الدوائر الفرميونية" المخصصة للمجال، وتؤجّل التحويل إلى بوابات كيوبتات حتى مرحلة الترجمة النهائية، مما يحافظ على التناظرات الفيزيائية وقواعد حفظ عدد الجسيمات في خط أنابيب ترجمة أعمق.

في اختبارات الأداء القياسية لتطور زمني لنموذج Fermi-Hubbard أحادي البعد، وبفضل ترميز التدفّق المحلي المدعوم بكيوبتات مساعدة، تُحوَّل حدود القفز للجسيمات إلى دورانات كيوبت مفردة، ويظل عمق بوابات الكيوبتات المزدوجة ثابتًا عند 12 عبر أحجام أنظمة تتراوح بين 4 و100 موقعًا؛ وعلى سبيل المقارنة، يصل عمق ترجمة Trotter التقليدية بطريقة Jordan-Wigner إلى 407 عند 100 موقع. قنوات الترميز في هذا الامتداد قابلة للتبديل، إذ يمكن للباحثين استخدام قنوات التحويل المدمجة أو تخطيطات فرميون-إلى-كيوبت مخصصة دون تغيير منطق الخوارزمية عالي المستوى. يتيح التكامل الأصلي مع ffsim محاكاة الدوائر في فضاء فوك الفرميوني المضغوط بدلاً من فضاء هيلبرت للكيوبتات بحجم 2^N، مما يسرّع التحقق المحلي.

طوّر Qiskit Fermions باحثو IBM Max Rossmannek وJennifer Glick وRobert Davis، وهو جزء من مبادرة IBM "أدوات تخطيط الفائدة" (Utility Mapping Tools). تهدف هذه السلسلة من الوحدات القابلة لإعادة الاستخدام والمخصصة للمجالات إلى ربط تعريفات المشاكل الفيزيائية المعقدة بالتنفيذ المتسامح مع الأخطاء والمخفف من الأخطاء، وتدعم مباشرةً المكوّن الإضافي SQD لتقدير طاقة الحالة الأرضية وتقنيات الترجمة العشوائية مثل SqDRIFT.