Thuật toán AlphaZero áp dụng cho điện toán lượng tử 

Điện toán lượng tử đã trở thành tâm điểm trong vài năm qua. Các nhà nghiên cứu và các công ty trên khắp thế giới đang không ngừng nỗ lực phát triển công nghệ này, công nghệ này có thể giải quyết các vấn đề cực kỳ phức tạp, quá tiên tiến đối với các máy tính cổ điển. 

Một nhóm như vậy làm việc trên máy tính lượng tử đang ở Đại học Aarhus. Một nhóm nghiên cứu do Giáo sư Jacob Sherson đứng đầu đã sử dụng thuật toán máy tính alphazero để điều khiển một hệ thống lượng tử.

Máy tính lượng tử sử dụng cơ học lượng tử, một nhánh của vật lý tập trung vào các khối xây dựng nhỏ nhất trong vũ trụ của chúng ta. Một trong những quy tắc cơ bản là một hệ thống có thể tồn tại ở nhiều trạng thái cùng một lúc. 

Các quy tắc này được dịch sang ngôn ngữ máy tính và một máy tính lượng tử có thể thực hiện nhiều phép tính cùng một lúc. Điều này có nghĩa là một máy tính lượng tử có thể hoạt động nhanh hơn nhiều so với máy tính thông thường. 

Lý thuyết về máy tính lượng tử đã được thiết lập, nhưng vẫn chưa có một máy tính lượng tử quy mô đầy đủ nào được tạo ra. 

AlphaZero có khả năng tự học mà không cần bất kỳ sự can thiệp nào từ con người. Nhờ đó, thuật toán đã có thể đánh bại cả con người và các chương trình máy tính phức tạp trong các trò chơi khó như cờ vây, cờ vây và cờ vua. AlphaZero đã có thể làm được điều này bằng cách cạnh tranh với chính mình và cải thiện theo thời gian. 

Thuật toán đã có thể đánh bại chương trình cờ vua hàng đầu Stockfish sau khi chơi với chính nó chỉ trong bốn giờ. Sau màn trình diễn ấn tượng đó, đại kiện tướng người Đan Mạch Peter Heine Nielsen đã so sánh AlphaZero với một giống loài siêu đẳng ngoài hành tinh.

Nhóm nghiên cứu tại Đại học Aarhus đã sử dụng các mô phỏng trên máy tính để chứng minh cách AlphaZero có thể được áp dụng cho ba vấn đề điều khiển khác nhau. Chúng có thể được sử dụng trong một máy tính lượng tử. 

“AlphaZero sử dụng một mạng nơ-ron sâu kết hợp với tính năng nhìn sâu trong tìm kiếm dạng cây có hướng dẫn, cho phép dự đoán gần đúng biến ẩn của bối cảnh tham số lượng tử. Theo nghiên cứu, để nhấn mạnh khả năng chuyển đổi, chúng tôi áp dụng và so sánh thuật toán trên ba loại vấn đề điều khiển chỉ bằng một bộ siêu tham số thuật toán chung duy nhất”. 

Nghiên cứu được thực hiện bởi nhóm đã được xuất bản trong Thông tin lượng tử tự nhiên.

Tiến sĩ chính sinh viên Mogens Dalgaard đã nói về việc cả nhóm ấn tượng như thế nào với khả năng tự dạy nhanh chóng của AlphaZero.

“Khi chúng tôi phân tích dữ liệu từ AlphaZero, chúng tôi thấy rằng thuật toán đã học cách khai thác tính đối xứng cơ bản của vấn đề mà ban đầu chúng tôi không xem xét. Đó là một trải nghiệm tuyệt vời.”

Bước đột phá thực sự đến từ việc ghép nối AlphaZero, vốn là một thuật toán cực kỳ ấn tượng, với một thuật toán tối ưu hóa lượng tử chuyên biệt. 

Theo Giáo sư Jacob Sherson, “Điều này chỉ ra rằng chúng ta vẫn còn cần kỹ năng và chuyên môn của con người, và mục tiêu của tương lai là hiểu và phát triển các giao diện trí thông minh lai để khai thác tối ưu thế mạnh của cả hai.”

Nhóm muốn đẩy nhanh tốc độ phát triển trong lĩnh vực này, vì vậy họ đã phát hành mã và cung cấp mã này một cách công khai. Động thái này đã tạo ra rất nhiều sự quan tâm.

Jacob Sherson cho biết: “Trong vòng vài giờ, tôi đã được các công ty công nghệ lớn có phòng thí nghiệm lượng tử và các trường đại học hàng đầu quốc tế liên hệ để thiết lập sự hợp tác trong tương lai. “vì vậy có lẽ sẽ không lâu nữa các phương pháp này sẽ được sử dụng trong các thí nghiệm thực tế trên khắp thế giới.”

Deepmind là một công ty chị em của Google có trụ sở tại Vương quốc Anh chịu trách nhiệm về cả AlphaZero và AlphaGo. Các hệ thống này hiện đang cho thấy tầm quan trọng của chúng trong các lĩnh vực khác, bao gồm cả điện toán lượng tử.