Algorithme AlphaZero appliqué à l’informatique quantique

L’informatique quantique est devenue un sujet de plus en plus important au cours des dernières années. Les chercheurs et les entreprises du monde entier travaillent sans relâche pour développer cette technologie, qui peut résoudre des problèmes extrêmement complexes qui sont trop avancés pour les ordinateurs classiques.

Un tel groupe travaillant sur un ordinateur quantique se trouve à l’Université d’Aarhus. Un groupe de recherche dirigé par le professeur Jacob Sherson a utilisé l’algorithme informatique AlphaZero pour contrôler un système quantique.

Les ordinateurs quantiques utilisent la mécanique quantique, qui est une branche de la physique qui se concentre sur les plus petites briques de notre univers. L’une des règles fondamentales est qu’un système peut exister dans plus d’un état à la fois.

Ces règles sont traduites en langage informatique, et un ordinateur quantique peut effectuer plusieurs calculs en même temps. Cela signifie qu’un ordinateur quantique peut effectuer des calculs beaucoup plus rapides que les ordinateurs classiques.

La théorie des ordinateurs quantiques a été établie, mais il n’y a pas encore d’ordinateur quantique à grande échelle créé.

AlphaZero est capable d’apprendre par lui-même sans aucune intervention humaine. En raison de cela, l’algorithme a pu battre à la fois les humains et les programmes informatiques complexes dans des jeux difficiles comme Go, Shogi et Chess. AlphaZero a pu le faire en se confrontant à lui-même et en s’améliorant avec le temps.

L’algorithme a pu battre le programme d’échecs leader Stockfish après avoir joué contre lui-même pendant seulement quatre heures. Après cette performance impressionnante, le grand maître danois Peter Heine Nielsen a comparé AlphaZero à une espèce alien supérieure.

Le groupe de recherche de l’Université d’Aarhus a utilisé des simulations informatiques pour démontrer comment AlphaZero peut être appliqué à trois problèmes de contrôle différents. Ceux-ci pourraient éventuellement être utilisés dans un ordinateur quantique.

« AlphaZero emploie un réseau neuronal profond en conjonction avec une recherche approfondie dans une recherche d’arbre guidée, ce qui permet une approximation prédictive de la variable cachée du paysage quantique. Pour souligner la transférabilité, nous appliquons et évaluons l’algorithme sur trois classes de problèmes de contrôle en utilisant un seul ensemble d’hyperparamètres algorithmiques commun », selon l’étude.

La recherche effectuée par l’équipe a été publiée dans Nature Quantum Information.

L’étudiant en doctorat principal, Mogens Dalgaard, a parlé de la façon dont l’équipe a été impressionnée par la capacité d’AlphaZero à s’enseigner rapidement.

« Lorsque nous avons analysé les données d’AlphaZero, nous avons vu que l’algorithme avait appris à exploiter une symétrie sous-jacente du problème que nous n’avions pas initialement considérée. C’était une expérience incroyable. »

La véritable avancée est venue de la combinaison d’AlphaZero, qui est déjà un algorithme extrêmement impressionnant, avec un algorithme d’optimisation quantique spécialisé.

Selon le professeur Jacob Sherson, « Cela indique que nous avons encore besoin de compétences et d’expertise humaines, et que l’objectif de l’avenir devrait être de comprendre et de développer des interfaces d’intelligence hybride qui exploitent de manière optimale les forces des deux. »

Le groupe souhaite accélérer le rythme de développement dans le domaine, ils ont donc rendu le code disponible et l’ont mis à disposition de tous. Ce mouvement a suscité un grand intérêt.

« Dans quelques heures, j’ai été contacté par des grandes entreprises de technologie avec des laboratoires quantiques et des universités internationales de premier plan pour établir des collaborations futures » a déclaré Jacob Sherson. « Il est probable que ces méthodes ne trouveront pas leur application dans des expériences pratiques à travers le monde avant longtemps. »

DeepMind est une société sœur basée au Royaume-Uni qui est responsable à la fois d’AlphaZero et d’AlphaGo. Ces systèmes montrent maintenant leur importance dans d’autres domaines, notamment l’informatique quantique.