Algoritmo AlphaZero applicato al calcolo quantistico 

L'informatica quantistica è diventata più importante negli ultimi anni. Ricercatori e aziende di tutto il mondo lavorano costantemente allo sviluppo di questa tecnologia, in grado di risolvere problemi estremamente complicati e troppo avanzati per i computer classici. 

Uno di questi gruppi che lavora su un computer quantistico è a Università di Aarhus. Un gruppo di ricerca guidato dal professor Jacob Sherson ha utilizzato l'algoritmo del computer Alpha Zero per controllare un sistema quantistico.

I computer quantistici utilizzano la meccanica quantistica, che è una branca della fisica che si concentra sugli elementi costitutivi più piccoli del nostro universo. Una delle regole fondamentali è che un sistema può esistere in più di uno stato alla volta. 

Queste regole vengono tradotte in linguaggio informatico e un computer quantistico è in grado di eseguire più calcoli contemporaneamente. Ciò significa che un computer quantistico può funzionare molto più velocemente dei normali computer. 

La teoria dei computer quantistici è stata stabilita, ma deve ancora essere creato un computer quantistico su vasta scala. 

AlphaZero è in grado di apprendere da solo senza alcuna interferenza da parte degli umani. Per questo motivo, l'algoritmo è stato in grado di sconfiggere sia gli umani che i complessi programmi per computer in giochi difficili come Go, Shogi e Chess. AlphaZero è stato in grado di farlo competendo contro se stesso e migliorando nel tempo. 

L'algoritmo è stato in grado di battere il principale programma di scacchi Stockfish dopo aver giocato contro se stesso per sole quattro ore. Dopo quella prestazione impressionante, il gran maestro danese Peter Heine Nielsen ha paragonato AlphaZero a una specie aliena superiore.

Il gruppo di ricerca dell'Università di Aarhus ha utilizzato simulazioni al computer per dimostrare come AlphaZero può essere applicato a tre diversi problemi di controllo. Questi potrebbero essere usati in un computer quantistico. 

“AlphaZero impiega una rete neurale profonda in combinazione con un lookahead profondo in una ricerca ad albero guidata, che consente l'approssimazione predittiva di variabili nascoste del panorama dei parametri quantistici. Per enfatizzare la trasferibilità, applichiamo e confrontiamo l'algoritmo su tre classi di problemi di controllo utilizzando solo un singolo insieme comune di iperparametri algoritmici", secondo lo studio. 

La ricerca condotta dal team è stata pubblicata in Informazioni quantistiche sulla natura.

Capo Ph.D. lo studente Mogens Dalgaard ha parlato di come il team sia rimasto impressionato dalla capacità di AlphaZero di insegnare rapidamente da solo.

“Quando abbiamo analizzato i dati di AlphaZero abbiamo visto che l'algoritmo aveva imparato a sfruttare una simmetria sottostante del problema che inizialmente non avevamo considerato. È stata un'esperienza straordinaria.

La vera svolta è arrivata dall'associazione di AlphaZero, che di per sé è un algoritmo estremamente impressionante, con un algoritmo di ottimizzazione quantistica specializzato. 

Secondo il professor Jacob Sherson, “Questo indica che siamo ancora nel bisogno di abilità e competenze umane e che l'obiettivo del futuro dovrebbe essere quello di comprendere e sviluppare interfacce di intelligenza ibrida che sfruttino in modo ottimale i punti di forza di entrambi".

Il gruppo vuole accelerare il ritmo dello sviluppo all'interno del campo, quindi ha rilasciato il codice e lo ha reso apertamente disponibile. La mossa ha suscitato molto interesse.

"Nel giro di poche ore sono stato contattato dalle principali aziende tecnologiche con laboratori quantistici e università leader a livello internazionale per stabilire future collaborazioni", ha affermato Jacob Sherson. "quindi probabilmente non passerà molto tempo prima che questi metodi trovino impiego in esperimenti pratici in tutto il mondo".

DeepMind è una consociata di Google con sede nel Regno Unito responsabile sia di AlphaZero che di AlphaGo. Questi sistemi stanno ora mostrando la loro importanza in altre aree, tra cui l'informatica quantistica.