مايكروسوفت أزور كوانتوم

مايكروسوفت أزور كوانتوم هي منصة حوسبة كمومية سحابية عامة طورتها مايكروسوفت ، وتوفر أجهزة وبرامج وحلولًا كمومية للمطورين لبناء تطبيقات كمومية. ^{[ 1 ] [ 2 ]} تدعم المنصة مجموعة متنوعة من بنى الأجهزة الكمومية من شركاء مثل كوانتوم ، وآيون كيو ، وأتوم كومبيوتينج . ^{[ 3 ]} ولتشغيل التطبيقات على المنصة السحابية، طورت مايكروسوفت لغة البرمجة الكمومية Q# . ^{[ 4 ]}

يتضمن Azure Quantum أيضًا منصة للبحث العلمي، وهي Azure Quantum Elements . تستخدم هذه المنصة الذكاء الاصطناعي والحوسبة عالية الأداء والمعالجات الكمومية لتشغيل عمليات المحاكاة الجزيئية والحسابات في الكيمياء الحاسوبية وعلوم المواد. ^{[ 5 ]}

تم الإعلان عن Azure Quantum لأول مرة في مؤتمر Microsoft Ignite في عام 2019. ^{[ 6 ]} تم فتح المنصة للمعاينة العامة في عام 2021، ^{[ 1 ]} وتم إطلاق Azure Quantum Elements في عام 2023. ^{[ 5 ]}

إضافةً إلى شركائها في مجال تصنيع الأجهزة على هذه المنصة، تعمل مايكروسوفت على تطوير حاسوب كمومي طوبولوجي مزود بكيوبتات مقاومة للأخطاء بطبيعتها. يعتمد هذا النهج على جسيمات ماجورانا شبهية ، التي تعمل كجسيمات مضادة لها، ولها شحنة وطاقة تساويان الصفر، مما يجعل الكيوبتات أكثر مقاومة للاضطرابات. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

في سبتمبر 2023، وجد باحثو Azure Quantum أدلة تتوافق مع إنشاء والتحكم في شبه جسيمات ماجورانا للحوسبة الكمومية الطوبولوجية. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

في نوفمبر 2024، أنشأ نظام محاكاة الكيوبت 24 كيوبت منطقي متشابكًا - وهو رقم قياسي جديد - على معالج ذرة متعادلة. ^{[ 10 ]} أظهر هذا العمل اكتشاف الأخطاء وتصحيحها أثناء إجراء العمليات الحسابية، بما في ذلك أول عرض مسجل لتصحيح الفقد في نظام ذرة متعادلة تجاري من شركة Atom Computing. ^{[ 11 ]}

كما قدمت مايكروسوفت ثلاثة مستويات لتنفيذ الحوسبة الكمومية: المستوى الأساسي ( كيوبتات متوسطة الحجم ذات ضوضاء عالية )، والمستوى المرن (كيوبتات منطقية موثوقة)، والمستوى العملاق (الحواسيب الكمومية العملاقة). ^{[ 7 ] [ 12 ]}

في عام 2024، طبّقت مايكروسوفت نظام محاكاة الكيوبت على حاسوبها الكمومي ذي الأيونات المحصورة، ما أدى إلى إنشاء 12 كيوبت منطقي، وهي أكثر الكيوبتات المنطقية موثوقيةً في ذلك الوقت. ^{[ 13 ]} وقد استند هذا العمل إلى تجربة سابقة حققت معدلات خطأ أفضل بـ 800 مرة من تلك التي حققها نفس الحاسوب الكمومي بدون محاكاة. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

أجرت مايكروسوفت وفوتونيك أيضًا عملية نقل بوابة CNOT عن بُعد بين كيوبتات تفصل بينها مسافة 40 مترًا. وقد أكد هذا العمل التشابك الكمي عن بُعد بين مراكز T، وهو شرط أساسي للاتصال الكمي بعيد المدى. ^{[ 15 ]}

في عام 2025، أعلنت مايكروسوفت عن ابتكارها لـ Majorana 1 ، ^{[ 16 ]} وهي أول شريحة كمومية في العالم تعمل ببنية أساسية طوبولوجية. وقد أدى هذا العمل إلى ابتكار فئة جديدة من المواد تُسمى الموصلات الطوبولوجية، والتي تستخدم الموصلية الفائقة الطوبولوجية للتحكم في الكيوبتات الطوبولوجية المحمية بواسطة الأجهزة. ^{[ 16 ] [ 17 ]} واستخدم البحث طريقة لتحديد تكافؤ الفرميون في أنماط Majorana الصفرية في لقطة واحدة، مما يؤكد أهمية عنصر أساسي لبنى الحوسبة الكمومية الطوبولوجية واسعة النطاق القائمة على القياس. ^{[ 18 ]}

بالنسبة للتطبيقات الكمومية، طورت Azure Quantum لغة البرمجة الكمومية Q# (تُنطق: كيو شارب) ، ومجموعة أدوات تطوير برمجيات مفتوحة المصدر لتطوير ومحاكاة الخوارزميات الكمومية. ^{[ 1 ]}

يقوم برنامج Azure Quantum Resource Estimator بتقدير الموارد المطلوبة لتنفيذ خوارزمية كمومية معينة على جهاز كمبيوتر كمومي مقاوم للأخطاء. ^{[ 19 ]}

في عام 2023، أضافت Azure Quantum Elements أداة Microsoft Copilot ، وهي أداة نموذج لغة كبيرة تعتمد على GPT-4 للاستعلام عن البيانات وتصورها وكتابة التعليمات البرمجية وبدء عمليات المحاكاة. ^{[ 7 ]}

في العام نفسه، طورت مايكروسوفت تمثيل الوسيط الكمي (QIR) من LLVM كواجهة مشتركة بين لغات البرمجة والمعالجات الكمومية المستهدفة. ^{[ 20 ]}

كما طورت مايكروسوفت أساليب حسابية فعالة من حيث البوابات لتنفيذ خطوات تروتر بشكل أسرع مع تعقيد أقل للبوابات، مما يتيح عمليات محاكاة كمومية فعالة تقلل من موارد الأجهزة الكمومية المطلوبة. ^{[ 21 ]}

تجمع منصة Azure Quantum Elements بين الذكاء الاصطناعي والحوسبة عالية الأداء التقليدية مع أدوات الكم لأبحاث علوم المواد والكيمياء والصيدلة. ^{[ 22 ]} تستخدم المنصة نماذج الذكاء الاصطناعي القائمة على الفيزياء وخوارزميات متقدمة لمعالجة بيانات البحث المعقدة واستخلاص النتائج. ^{[ 23 ]}

في يناير 2024، استخدمت مايكروسوفت ومختبر باسيفيك نورث ويست الوطني تقنيات الذكاء الاصطناعي والحوسبة عالية الأداء لنمذجة وفحص 32 مليون مادة مرشحة جديدة بهدف تطوير مادة أكثر كفاءة لبطاريات قابلة لإعادة الشحن. وقد أسفر المشروع المشترك عن توليد مواد مرشحة جديدة، ثم أجرى بحثًا فائق السرعة بينها للوصول إلى مادة واحدة مناسبة يمكن أن تحل محل بطاريات الليثيوم أيون. ^{[ 24 ]}

في يوليو 2024، أطلقت مايكروسوفت أداة الكيمياء التوليدية لمنصة Azure Quantum Elements، والتي تستخدم الذكاء الاصطناعي التوليدي لتحديد الجزيئات المناسبة لتطبيق معين. كما أطلقت مايكروسوفت أداة نظرية الكثافة الوظيفية المعجلة لمحاكاة البنية الإلكترونية للجزيء باستخدام نظرية الكثافة الوظيفية (DFT). ^{[ 25 ]}

استخدمت مايكروسوفت أيضًا اثنين من الكيوبتات المنطقية المدمجة مع الذكاء الاصطناعي والحوسبة السحابية عالية الأداء لحل مشكلة عملية في الكيمياء. ^{[ 26 ]} ووفقًا لمايكروسوفت، تمثل دراسة الحالة هذه حول التفاعلات التحفيزية التي تنتج جزيئات كيرالية المرة الأولى التي يتم فيها استخدام نظام الحوسبة عالية الأداء والذكاء الاصطناعي وأجهزة الحوسبة الكمومية معًا لحل مشكلة علمية محددة. ^{[ 26 ]}

في مجال صناعة الأدوية، تم دمج منصة Azure Quantum Elements ومنصة الحوسبة عالية الأداء مع المعلومات البيولوجية الحاسوبية والمخبرية الرطبة لشركة 1910 Gentetics، وأتمتة المختبرات المدعومة بالروبوتات ونماذج الذكاء الاصطناعي متعددة الوسائط لاكتشاف الأدوية. ^{[ 27 ]}

• قائمة المعالجات الكمومية