Алгоритм AlphaZero, застосований до квантових обчислень 

За останні кілька років квантові обчислення стали більш уважними. Дослідники та компанії в усьому світі постійно працюють над розробкою цієї технології, яка може вирішувати надзвичайно складні проблеми, надто складні для класичних комп’ютерів. 

Одна з таких груп працює над квантовим комп’ютером Орхуський університет. Дослідницька група під керівництвом професора Джейкоба Шерсона використовувала комп’ютерний алгоритм alphazero щоб керувати квантовою системою.

Квантові комп’ютери використовують квантову механіку, розділ фізики, який зосереджується на найменших будівельних блоках нашого Всесвіту. Одне з фундаментальних правил полягає в тому, що система може існувати в більш ніж одному стані одночасно. 

Ці правила перекладаються на комп’ютерну мову, і квантовий комп’ютер здатний виконувати кілька обчислень одночасно. Це означає, що квантовий комп’ютер може працювати набагато швидше, ніж звичайні комп’ютери. 

Теорія квантових комп’ютерів була створена, але повномасштабний квантовий комп’ютер ще не створений. 

AlphaZero здатний навчатися самостійно без будь-яких вставок з боку людей. Завдяки цьому алгоритм зміг перемогти як людей, так і складні комп’ютерні програми в таких складних іграх, як го, сьогі та шахи. AlphaZero зміг зробити це, конкуруючи сам із собою та вдосконалюючись з часом. 

Алгоритм зміг перемогти провідну шахову програму Stockfish після гри проти самого себе протягом чотирьох годин. Після цього вражаючого виступу датський гросмейстер Пітер Гейне Нільсен порівняв AlphaZero з кращим інопланетним видом.

Дослідницька група Орхуського університету використала комп’ютерне моделювання, щоб продемонструвати, як AlphaZero можна застосувати до трьох різних проблем керування. Вони, можливо, можуть бути використані в квантовому комп’ютері. 

«AlphaZero використовує глибоку нейронну мережу в поєднанні з глибоким прогнозом у керованому пошуку дерева, що дозволяє прогнозувати наближення прихованих змінних до ландшафту квантових параметрів. Щоб підкреслити можливість перенесення, ми застосовуємо та порівнюємо алгоритм для трьох класів проблем керування, використовуючи лише один загальний набір алгоритмічних гіперпараметрів», – йдеться в дослідженні. 

Дослідження, проведене командою, було опубліковано в Квантова інформація природи.

Провідний к.т.н. студент Могенс Далгаард розповів про те, як команда була вражена здатністю AlphaZero швидко навчатися.

«Коли ми проаналізували дані з AlphaZero, ми побачили, що алгоритм навчився використовувати основну симетрію проблеми, яку ми спочатку не розглядали. Це був дивовижний досвід».

Справжнім проривом стало поєднання AlphaZero, який сам по собі є надзвичайно вражаючим алгоритмом, зі спеціалізованим алгоритмом квантової оптимізації. 

За словами професора Джейкоба Шерсона, «Це вказує на те, що ми все ще потребуємо людських навичок і досвіду, і що метою майбутнього має бути розуміння та розробка гібридних інтелектуальних інтерфейсів, які оптимально використовують сильні сторони обох».

Група хоче пришвидшити темп розвитку в галузі, тому вони випустили код і зробили його відкрито доступним. Цей крок викликав неабиякий інтерес.

«Протягом кількох годин зі мною зв’язалися великі технологічні компанії з квантовими лабораторіями та провідні міжнародні університети, щоб налагодити майбутню співпрацю», — сказав Джейкоб Шерсон. «Тому, ймовірно, мине небагато часу, поки ці методи знайдуть застосування в практичних експериментах по всьому світу».

Deepmind є британською дочірньою компанією Google, яка відповідає як за AlphaZero, так і за AlphaGo. Зараз ці системи демонструють свою важливість в інших сферах, включаючи квантові обчислення.