هل تستطيع الحوسبة الكمومية ترويض شهية الذكاء الاصطناعي للطاقة؟

تقدم وزارة الطاقة الأمريكية (DoE) تمويلًا يصل إلى 215 مليون دولار لمساعدة الشركات المحلية على تطوير أول حاسوب كمومي موثوق به في العالم. وقد احتدمت المنافسة لتطوير الحوسبة الكمومية باعتبارها التكنولوجيا المرتقبة للجيل المقبل، مع بروزها كحل محتمل لصندوق باندورا المتمثل في الطلب الهائل على الطاقة الذي فتحه ازدهار الذكاء الاصطناعي.

وتقبل مسابقة Quantum Genesis Q التابعة لوزارة الطاقة حاليًا مقترحات بشأن أفكار تهدف إلى «نشر حواسيب كمومية تضم ما لا يقل عن 100 كيوبت منطقي، وقادرة على تنفيذ مئات الملايين من العمليات المتحملة للأخطاء، وبرامج عرض علمية».

وقال وكيل وزارة الطاقة للعلوم، داريو جيل (Darío Gil)، إن المسابقة تشجع مشاركة القطاع التجاري من خلال Quantum Genesis Q «لإتاحة المجال أمام التعاون والمنافسة معًا... واستحضار أفضل ما في روح المنافسة»، وذلك في إطار هدف أوسع يتمثل في ضمان ترسيخ الولايات المتحدة مكانتها كقائد للسباق العالمي في مجال الحوسبة الكمومية.

وبالإضافة إلى ذلك، أطلقت وزارة الطاقة برنامجًا تكميليًا يحمل اسم مختبر الاختبار للتحقق والتثبت من الحوسبة الكمومية عالية الأداء (Quantum High-Performance Computing Validation and Verification Testbed Lab Call)، الذي يطلب مقترحات من شبكة المختبرات الوطنية الأمريكية «لتطوير وتطبيق مجموعة كاملة من الأدوات والخبرات اللازمة لإجراء التحقق من أداء الحواسيب الكمومية المتحملة للأخطاء».

الحوسبة الكمومية في مواجهة استهلاك الذكاء الاصطناعي للطاقة

يأتي هذا الدفع نحو تسريع تطوير تقنيات الحوسبة الكمومية المتقدمة في وقت تشتد فيه الحاجة إلى مثل هذا الاختراق للحد من الوحش الطاقي الذي يصنعه الذكاء الاصطناعي.

ويشير تقرير جديد صادر عن معهد BCG إلى أن الحوسبة الكمومية، بمجرد وصولها إلى مستوى كافٍ من التطور، قد تتمكن يومًا ما من معالجة ما بين 20% و40% من الانبعاثات الناجمة عن القطاعات التي يصعب خفض انبعاثاتها، مثل صناعة الصلب وإنتاج الأسمنت، وفقًا لمعاينة حصرية للتقرير نشرتها سيمفور (Semafor).

ويضيف التقرير أن هذه التكنولوجيا يمكن تطبيقها أيضًا في مجالات احتجاز الكربون، والهيدروجين الأخضر والأمونيا، والبطاريات.

وعلى الرغم من أن تشغيل الحواسيب الكمومية يتطلب أيضًا كميات كبيرة من الطاقة، فإن استهلاكها يبدو ضئيلًا مقارنة بكمية الطاقة التي تلتهمها مراكز البيانات التي تشغّل طفرة الذكاء الاصطناعي.

ووفقًا لـسيمفور، تقدر الدراسة الجديدة لمعهد BCG «البصمة الكربونية للقطاع بأنها ستكون صغيرة نسبيًا مقارنة بصناعة الذكاء الاصطناعي، لأن من المرجح استخدام الحوسبة الكمومية لمعالجة مشكلات محددة بدلًا من استخدامها كتكنولوجيا عامة الأغراض».

علاوة على ذلك، يمكن للحوسبة الكمومية أن تجعل الذكاء الاصطناعي نفسه أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة، من خلال تغيير الطريقة التي تعمل بها نماذج اللغة الكبيرة.

وقال بيتر تشابمان (Peter Chapman)، رئيس شركة الحوسبة الكمومية IonQ ومديرها التنفيذي، في تصريحات نقلتها مجلة فوربس (Forbes) في عام 2024: «بالنسبة إلى المهام التي تجيد الحوسبة الكمومية تنفيذها، مثل معالجة الذكاء الاصطناعي، لا توجد طريقة يمكن لأي وحدة معالجة رسومات أن تنافسنا بها. هذه الأحمال ستنتقل في نهاية المطاف إلى الحوسبة الكمومية، والتكنولوجيا الحالية لا تستطيع حرفيًا المنافسة».

وأضاف: «لمحاكاة ما تفعله الحوسبة الكمومية، أو شريحتنا من الجيل المقبل، ستحتاج إلى شيء يشبه 2.5 مليار وحدة معالجة رسومات، بينما تعمل هي من خلال مقبسين كهربائيين قياسيين».

إمكانات كمومية لتطوير تقنيات الطاقة النظيفة

تحمل الحوسبة الكمومية وعودًا أيضًا بتحسين تقنيات الطاقة النظيفة.

فقد تتمكن البطاريات الكمومية في يوم من الأيام، وبطريقة تبدو غير معقولة للوهلة الأولى، من إطلاق طاقة تفوق كمية الطاقة التي تخزنها، إذا كانت في حالة كمومية مشتركة مع الجهاز الذي تزوده بالطاقة.

كما يمكن لميكانيكا الكم أن تتيح شكلًا جديدًا من أجهزة حصاد الطاقة التي تلتقط الحرارة المهدرة المنبعثة من الأجهزة الإلكترونية والآلات الصناعية.

وفي العام الماضي، أعلن باحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) أنهم اكتشفوا طريقة لرصد ما يسمى «الحالة الحدية» (edge state) للإلكترونات، وهي حالة تؤدي إلى غياب فقدان الطاقة، مع إمكانات كبيرة لإحداث تحول جذري في قطاع التكنولوجيا.

ووفقًا لتقرير نشرته Interesting Engineering، فإن «هذه الحركة الخالية من الاحتكاك للإلكترونات يمكن أن تتيح نقل البيانات والطاقة بين الأجهزة دون أي خسائر في النقل، ما يؤدي إلى تطوير دوائر إلكترونية فائقة الكفاءة وحواسيب كمومية».