Algoritmo AlphaZero aplicado a la computación cuántica 

La computación cuántica se ha vuelto más un foco en los últimos años. Investigadores y empresas de todo el mundo trabajan constantemente en el desarrollo de esta tecnología, que puede resolver problemas extremadamente complicados que son demasiado avanzados para las computadoras clásicas. 

Uno de esos grupos que trabaja en una computadora cuántica está en Universidad de Aarhus. Un grupo de investigación dirigido por el profesor Jacob Sherson utilizó el algoritmo informático AlphaZero para controlar un sistema cuántico.

Las computadoras cuánticas utilizan la mecánica cuántica, que es una rama de la física que se centra en los componentes más pequeños de nuestro universo. Una de las reglas fundamentales es que un sistema puede existir en más de un estado a la vez. 

Estas reglas se traducen al lenguaje informático, y una computadora cuántica puede realizar múltiples cálculos al mismo tiempo. Esto significa que una computadora cuántica puede funcionar mucho más rápido que las computadoras normales. 

La teoría de las computadoras cuánticas se ha establecido, pero aún no se ha creado una computadora cuántica a gran escala. 

AlphaZero es capaz de aprender por sí mismo sin ninguna interjección de los humanos. Debido a esto, el algoritmo ha sido capaz de vencer tanto a humanos como a programas informáticos complejos en juegos difíciles como Go, Shogi y Ajedrez. AlphaZero pudo hacer esto compitiendo contra sí mismo y mejorando con el tiempo. 

El algoritmo pudo vencer al programa de ajedrez líder Stockfish después de jugar contra sí mismo durante solo cuatro horas. Después de esa impresionante actuación, el gran maestro danés Peter Heine Nielsen comparó a AlphaZero con una especie alienígena superior.

El grupo de investigación de la Universidad de Aarhus ha utilizado simulaciones por computadora para demostrar cómo se puede aplicar AlphaZero a tres problemas de control diferentes. Estos posiblemente podrían usarse en una computadora cuántica. 

“AlphaZero emplea una red neuronal profunda junto con una búsqueda anticipada profunda en una búsqueda de árbol guiada, lo que permite una aproximación predictiva de variables ocultas del panorama de parámetros cuánticos. Para enfatizar la transferibilidad, aplicamos y comparamos el algoritmo en tres clases de problemas de control utilizando solo un único conjunto común de hiperparámetros algorítmicos”, según el estudio. 

La investigación realizada por el equipo fue publicada en Información cuántica de la naturaleza.

Doctorado principal el estudiante Mogens Dalgaard habló sobre cómo el equipo quedó impresionado con la capacidad de AlphaZero para aprender rápidamente por sí mismo.

“Cuando analizamos los datos de AlphaZero, vimos que el algoritmo había aprendido a explotar una simetría subyacente del problema que no consideramos originalmente. Esa fue una experiencia increíble”.

El verdadero avance provino de emparejar AlphaZero, que es un algoritmo extremadamente impresionante por sí mismo, con un algoritmo de optimización cuántica especializado. 

Según el profesor Jacob Sherson, “Este indica que todavía estamos en necesidad de la habilidad y la experiencia humanas, y que el objetivo del futuro debe ser comprender y desarrollar interfaces de inteligencia híbridas que exploten de manera óptima las fortalezas de ambos”.

El grupo quiere acelerar el ritmo de desarrollo dentro del campo, por lo que lanzaron el código y lo pusieron a disposición abiertamente. La medida generó mucho interés.

"En unas pocas horas, las principales empresas tecnológicas con laboratorios cuánticos y universidades líderes internacionales se pusieron en contacto conmigo para establecer una futura colaboración", dijo Jacob Sherson. “Por lo tanto, probablemente no pasará mucho tiempo hasta que estos métodos encuentren uso en experimentos prácticos en todo el mundo”.

Mente profunda es una empresa hermana de Google con sede en el Reino Unido que es responsable tanto de AlphaZero como de AlphaGo. Estos sistemas ahora están mostrando su importancia en otras áreas, incluida la computación cuántica.