Algoritmus AlphaZero aplikovaný na kvantové počítače

Kvantové počítače se staly v posledních letech stále větším zaměřením. Výzkumníci a společnosti po celém světě neustále pracují na vývoji této technologie, která může řešit extrémně složité problémy, které jsou příliš pokročilé pro klasické počítače.

Jedna taková skupina, která pracuje na kvantovém počítači, je na Aarhus University. Výzkumná skupina vedená profesorem Jacobem Shersonem využila počítačový algoritmus AlphaZero pro řízení kvantového systému.

Kvantové počítače využívají kvantové mechaniky, která je odvětvím fyziky, zaměřujícím se na nejmenší stavební bloky našeho vesmíru. Jednou z fundamentálních pravidel je, že systém může existovat ve více než jednom stavu současně.

Tyto pravidla se překládají do počítačového jazyka a kvantový počítač je schopen provádět více výpočtů současně. To znamená, že kvantový počítač může pracovat mnohem rychleji než klasické počítače.

Teorie kvantových počítačů byla již zavedena, ale dosud nebyla vytvořena plně funkční kvantová počítač.

AlphaZero je schopný učit se sám bez jakéhokoli zásahu lidí. Díky tomu byl algoritmus schopen porazit jak lidi, tak i složité počítačové programy v náročných hrách, jako je Go, Shogi a Šachy. AlphaZero byl schopen toho dosáhnout, soutěžíce proti sobě a zlepšujíc se s časem.

Algoritmus byl schopen porazit vedoucí šachový program Stockfish po pouhých čtyřech hodinách hraní proti sobě. Po tomto působivém výkonu srovnal dánský velmistr Peter Heine Nielsen AlphaZero s nadřazenou mimozemskou rasou.

Výzkumná skupina na Aarhus University použila počítačové simulace, aby demonstrovala, jak AlphaZero může být aplikován na tři různé kontrolní problémy. Tyto problémy by mohly být použity v kvantovém počítači.

„AlphaZero využívá hlubokou neuronovou síť ve spojení s hlubokým hledáním v řízeném stromovém vyhledávání, což umožňuje prediktivní aproximaci skrytých proměnných kvantového parametrického prostoru. Pro zdůraznění přenositelnosti aplikujeme a testujeme algoritmus na tři třídy kontrolních problémů pomocí jediné společné sady algoritmických hyperparametrů,“ podle studie.

Výzkum provedený týmem byl zveřejněn v Nature Quantum Information.

Vedoucí doktorand Mogens Dalgaard hovořil o tom, jak byl tým ohromen schopností AlphaZero rychle se učit.

“Když jsme analyzovali data z AlphaZero, viděli jsme, že algoritmus se naučil využít základní symetrii problému, kterou jsme původně nezvažovali. To byla úžasná zkušenost.”

Skutečný průlom nastal spojením AlphaZero, který je sám o sobě extrémně působivým algoritmem, se specializovaným kvantovým optimalizačním algoritmem.

Podle profesora Jacoba Shersona „to naznačuje, že stále potřebujeme lidské dovednosti a odborné znalosti a že cílem budoucnosti by mělo být pochopit a vyvinout hybridní inteligentní rozhraní, která optimálně využívají silných stránek obou“.

Tým chce urychlit tempo vývoje v tomto oboru, a proto zveřejnil kód a zpřístupnil ho veřejně. Tento krok vyvolal velký zájem.

“V průběhu několika hodin jsem byl kontaktován velkými technologickými společnostmi s kvantovými laboratořemi a mezinárodně vedoucími univerzitami, abychom ustanovili budoucí spolupráci” řekl Jacob Sherson. “takže nebude trvat dlouho, než tyto metody najdou uplatnění v praktických experimentech po celém světě.”

DeepMind je britská společnost sesterská společnosti Google (GOOGL ), která je zodpovědná za AlphaZero i AlphaGo. Tyto systémy nyní ukazují svou důležitost v dalších oblastech, včetně kvantového počítačového vývoje.