أكد الكمبيوتر الكمي للتو وجود مشكلة رياضية عمرها 48 عامًا

أجهزة الكمبيوتر الكمومية موجودة بالفعل وتتقدم بسرعة، لكن العلماء يتوقعون أن هناك الكثير والكثير في المستقبل – وتشير دراسة جديدة إلى الطريق إلى خطوة مهمة أخرى للأمام في مجال الرياضيات. تمكن فريق الدراسة، بقيادة باحثين من جامعة تشجيانغ وجامعة تسينغهوا في الصين، من الحصول على معالج كمي فائق التوصيل بقدرة 121 كيوبت لإثبات نظريتين رياضيتين، بما في ذلك واحدة تم وضعها في أولمبياد الرياضيات الدولي عام 1978، وهو أولمبياد مرموق. مسابقة رياضيات للطلاب. المهم هنا ليس أن الكمبيوتر الكمومي حصل على الإجابة الصحيحة (كما أملى الباحثون ذلك إلى حد كبير)، أو السرعة التي يعمل بها (حيث يمكن لأجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية حل هذه المسائل بسرعة كبيرة) – ولكن أن هذه الأنواع من الاستنتاجات تم تنفيذها على الأجهزة الكمومية على الإطلاق. رسم تخطيطي للمعالج الكمي المستخدم في البحث (يسار) والنظرية الأولى التي تناولها (يمين). (Wang et al., arXiv, 2026) يقترح أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية يمكن أن تنتقل من كونها معالجات أرقام متقدمة جدًا إلى أنظمة قادرة على تنفيذ التفكير الرياضي المنطقي: البدء بمجموعة أولية من القواعد، واتخاذ خطوات يمكن التحقق منها للوصول إلى النتيجة. هناك نظريتان حول معالج كمي فائق التوصيل: عمودي أقطار المربع ومسألة الهندسة في الأولمبياد الرياضي الدولي عام 1978.” ذكرت النظرية الأولى أنه كان هناك اختبار 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. تتنافس أكثر من 100 دولة في الأولمبياد الدولي للرياضيات، مع سؤال سابق من الحدث المستخدم في هذا البحث. (أولمبياد الرياضيات الدولي) بعد ذلك جاءت نظرية IMO، وهي مسألة هندسية أكثر تعقيدًا تتضمن تقاطع المثلثات والدوائر. تحول الباحثون هنا 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. ولم يثبت الباحثون سابقًا بشكل تجريبي ما إذا كانت الدوائر الكمومية يمكن تشفيرها بهذه الطريقة، نظرًا للضوضاء وعدم الاستقرار المرتبطين عادةً بالكيوبتات. وكتب الباحثون: “تثبت نتائجنا، على المستوى التجريبي، التفكير المنطقي الآلي كمهمة قابلة للتطبيق للمعالجات الكمومية على المدى القريب وتوفر مسارًا ملموسًا نحو الذكاء الرمزي المعزز الكمي”. هناك آثار هنا على الذكاء الاصطناعي والرياضيات أيضًا. استخدم الباحثون بعض تقنيات التعلم الآلي المبسطة للنظرية الثانية، لتعزيز الخطوات الصحيحة أثناء العمل عليها. علاوة على ذلك، يقترح الباحثون أن الحوسبة الكمومية يمكن أن تساعد الذكاء الاصطناعي في حل المسائل الرياضية التي لا تستطيع خوارزمياتها حاليًا حلها على أجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية – على الرغم من أنه من الجدير التأكيد على أنه لم يتم اختبار أي من ذلك هنا. نظرًا لقدراتها التراكبية، يمكن للبتات الكمومية أن تفعل بشكل كبير أكثر من بتات الكمبيوتر التقليدية، وإذا كان من الممكن توسيع نطاق هذه التكنولوجيا بنجاح “تظهر هذه النتائج أن الاستدلال الرياضي المنظم يمكن صياغته كعملية كمومية قابلة للتنفيذ بدلاً من مجرد التحقق منه من خلال المعالجة اللاحقة الكلاسيكية”، كما كتب الباحثون. 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. للمضي قدمًا، ستحتاج الأجهزة المادية لأجهزة الكمبيوتر الكمومية المتاحة إلى التحسن – جزئيًا لاستيعاب معادلات هندسية أكبر تُعرف باسم الحالات متعددة الحدود – ومن ثم يمكن تجربة هذه الأساليب مرة أخرى. ذات صلة: اكتشف CERN التشابك الكمي في الجسيمات المولودة من بوزون هيغز “جولات”، كتب الباحثون. “تنشأ هذه القيود من موارد الأجهزة المتاحة وليس من بنية الإطار نفسه.” لم يتم نشر البحث بعد في مجلة خاضعة لمراجعة النظراء، ولكن النسخة الأولية متاحة على arXiv. تم تدقيق هذه المقالة بواسطة ريبيكا داير وتم تحريرها بواسطة ريبيكا داير. وبينما نفخر بعمليتنا، فإننا بشر فقط. إذا اكتشفت خطأ، يرجى إعلامنا بذلك.