Algoritmul AlphaZero aplicat în calculul cuantic

Calculul cuantic a devenit un subiect de interes în ultimii ani. Cercetători și companii din întreaga lume lucrează constant la dezvoltarea acestei tehnologii, care poate rezolva probleme extrem de complexe care sunt prea avansate pentru calculatoarele clasice.

Unul dintre grupurile care lucrează la un calculator cuantic este de la Universitatea Aarhus. Un grup de cercetare condus de profesorul Jacob Sherson a utilizat algoritmul de calculator AlphaZero pentru a controla un sistem cuantic.

Calculatoarele cuantice utilizează mecanica cuantică, care este o ramură a fizicii care se concentrează pe cele mai mici blocuri de construcție ale universului nostru. Una dintre regulile fundamentale este că un sistem poate exista în mai multe stări în același timp.

Aceste reguli sunt traduse în limbaj de calculator, iar un calculator cuantic poate efectua multiple calcule în același timp. Acest lucru înseamnă că un calculator cuantic poate funcționa mult mai rapid decât calculatoarele obișnuite.

Teoria calculatoarelor cuantice a fost stabilită, dar încă nu a fost creat un calculator cuantic la scară largă.

AlphaZero este capabil să învețe singur, fără nicio intervenție umană. Din cauza acestui fapt, algoritmul a fost capabil să învingă atât oameni, cât și programe complexe de calculator în jocuri dificile precum Go, Shogi și Șah. AlphaZero a fost capabil să facă acest lucru prin competiția cu el însuși și îmbunătățirea în timp.

Algoritmul a fost capabil să învingă programul de șah Stockfish după ce a jucat împotriva lui însuși timp de doar patru ore. După această performanță impresionantă, marele maestru danez Peter Heine Nielsen l-a comparat pe AlphaZero cu o specie alienă superioară.

Grupul de cercetare de la Universitatea Aarhus a utilizat simulări pe calculator pentru a demonstra cum AlphaZero poate fi aplicat la trei probleme de control diferite. Acestea ar putea fi utilizate într-un calculator cuantic.

“AlphaZero utilizează o rețea neurală profundă în conjuncție cu o căutare profundă ghidată într-o căutare a arborelui, ceea ce permite o aproximare predictivă a peisajului parametrilor cuantici. Pentru a sublinia transferabilitatea, aplicăm și evaluăm algoritmul pe trei clase de probleme de control utilizând un singur set comun de hiperparametri algoritmi”, conform studiului.

Cercetarea efectuată de echipă a fost publicată în Nature Quantum Information.

Studentul doctorand Mogens Dalgaard a vorbit despre modul în care echipa a fost impresionată de capacitatea AlphaZero de a se învăța rapid.

“Când am analizat datele de la AlphaZero, am văzut că algoritmul a învățat să exploateze o simetrie subiacentă a problemei pe care nu am luat-o în considerare inițial. A fost o experiență uimitoare.”

Adevărata descoperire a venit din asocierea AlphaZero, care este un algoritm extrem de impresionant în sine, cu un algoritm de optimizare cuantic specializat.

Conform profesorului Jacob Sherson, “Acest lucru indică faptul că încă avem nevoie de abilități și expertiză umană și că obiectivul viitorului ar trebui să fie să înțelegem și să dezvoltăm interfețe de inteligență hibridă care să exploateze optim punctele forte ale ambelor.”

Echipa dorește să accelereze ritmul de dezvoltare în domeniu, astfel că a lansat codul și l-a făcut disponibil public. Mișcarea a generat un interes mare.

“În câteva ore, am fost contactat de companii tehnologice majore cu laboratoare cuantice și universități internaționale de top pentru a stabili colaborări viitoare”, a spus Jacob Sherson. “Așa că probabil că nu va dura mult până când aceste metode vor fi utilizate în experimente practice din întreaga lume.”

DeepMind este o companie britanică, sora companiei Google, care este responsabilă atât pentru AlphaZero, cât și pentru AlphaGo. Aceste sisteme arată acum importanța lor în alte domenii, inclusiv în calculul cuantic.