Algoritmus AlphaZero aplikovaný na kvantové výpočty 

Kvantová výpočtová technika sa v posledných rokoch stala viac stredobodom záujmu. Výskumníci a spoločnosti na celom svete neustále pracujú na vývoji tejto technológie, ktorá dokáže vyriešiť extrémne komplikované problémy, ktoré sú pre klasické počítače príliš pokročilé. 

Jedna taká skupina pracujúca na kvantovom počítači je v Univerzita Aarhus. Výskumná skupina vedená profesorom Jacobom Shersonom využila počítačový algoritmus alfazero s cieľom ovládať kvantový systém.

Kvantové počítače využívajú kvantovú mechaniku, čo je odvetvie fyziky, ktoré sa zameriava na najmenšie stavebné kamene nášho vesmíru. Jedným zo základných pravidiel je, že systém môže súčasne existovať vo viacerých štátoch. 

Tieto pravidlá sú preložené do počítačového jazyka a kvantový počítač je schopný vykonávať viacero výpočtov súčasne. To znamená, že kvantový počítač môže fungovať oveľa rýchlejšie ako bežné počítače. 

Teória kvantových počítačov bola zavedená, ale ešte nebol vytvorený kvantový počítač v plnom rozsahu. 

AlphaZero je schopný učiť sa sám bez akéhokoľvek prihovárania sa od ľudí. Vďaka tomu bol algoritmus schopný poraziť ľudí aj zložité počítačové programy v náročných hrách ako Go, Shogi a Chess. AlphaZero to dokázal tak, že súťažil sám so sebou a časom sa zlepšoval. 

Algoritmus bol schopný poraziť popredný šachový program Stockfish po tom, čo hral sám proti sebe len štyri hodiny. Po tomto pôsobivom výkone dánsky veľmajster Peter Heine Nielsen prirovnal AlphaZero k vynikajúcemu mimozemskému druhu.

Výskumná skupina na univerzite v Aarhuse použila počítačové simulácie, aby demonštrovala, ako možno AlphaZero aplikovať na tri rôzne problémy s riadením. Tie by možno mohli použiť v kvantovom počítači. 

„AlphaZero využíva hlbokú neurónovú sieť v spojení s hlbokým výhľadom v riadenom stromovom vyhľadávaní, čo umožňuje predikčnú aproximáciu skrytej premennej krajiny kvantových parametrov. Aby sme zdôraznili prenosnosť, aplikujeme a porovnávame algoritmus na tri triedy problémov s riadením pomocou iba jednej spoločnej sady algoritmických hyperparametrov,“ uvádza sa v štúdii. 

Výskum, ktorý tím vykonal, bol publikovaný v r Prírodné kvantové informácie.

Vedúci Ph.D. študent Mogens Dalgaard hovoril o tom, ako na tím zapôsobila schopnosť AlphaZero rýchlo sa učiť.

„Keď sme analyzovali údaje z AlphaZero, videli sme, že algoritmus sa naučil využívať základnú symetriu problému, o ktorej sme pôvodne neuvažovali. Bol to úžasný zážitok.”

Skutočný prielom prišiel zo spárovania AlphaZero, čo je sám o sebe mimoriadne pôsobivý algoritmus, so špecializovaným algoritmom kvantovej optimalizácie. 

Podľa profesora Jacoba Shersona: „Toto naznačuje, že sme stále v núdzi ľudských zručností a odborných znalostí a že cieľom budúcnosti by malo byť pochopenie a vývoj hybridných inteligentných rozhraní, ktoré optimálne využívajú silné stránky oboch.

Skupina chce zrýchliť tempo vývoja v tejto oblasti, a tak vydala kód a sprístupnila ho otvorene. Presun vyvolal veľký záujem.

„V priebehu niekoľkých hodín ma kontaktovali veľké technologické spoločnosti s kvantovými laboratóriami a poprednými medzinárodnými univerzitami, aby sme nadviazali budúcu spoluprácu,“ povedal Jacob Sherson. "Takže pravdepodobne nebude trvať dlho, kým tieto metódy nájdu využitie v praktických experimentoch po celom svete."

Deepmind je sesterská spoločnosť Google so sídlom v Spojenom kráľovstve, ktorá je zodpovedná za AlphaZero aj AlphaGo. Tieto systémy teraz ukazujú svoj význam v iných oblastiach, vrátane kvantových výpočtov.