Thuật toán AlphaZero được áp dụng cho Máy tính Lượng tử

Máy tính lượng tử đã trở thành một điểm tập trung trong những năm gần đây. Các nhà nghiên cứu và công ty trên toàn thế giới đang không ngừng làm việc để phát triển công nghệ này, có thể giải quyết các vấn đề cực kỳ phức tạp mà các máy tính cổ điển không thể giải quyết.

Một trong những nhóm đang làm việc trên máy tính lượng tử là tại Đại học Aarhus. Một nhóm nghiên cứu do Giáo sư Jacob Sherson dẫn đầu đã sử dụng thuật toán máy tính AlphaZero để kiểm soát 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 của vũ trụ chúng ta. Một trong những quy tắc cơ bản là một hệ thống có thể tồn tại trong nhiều trạng thái cùng một lúc.

Những quy tắc này được dịch sang ngôn ngữ máy tính, và máy tính lượng tử có thể thực hiện nhiều tính toán cùng một lúc. Điều này có nghĩa là 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 máy tính lượng tử quy mô đầy đủ được tạo ra.

AlphaZero có khả năng học hỏi mà không cần can thiệp của con người. Vì vậy, thuật toán này đã có thể đánh bại cả con người và các chương trình máy tính phức tạp trong các trò chơi khó như Cờ vua, Shogi và Cờ. AlphaZero đã làm được điều này bằng cách cạnh tranh với chính nó và cải thiện theo thời gian.

Thuật toán này đã đánh bại chương trình cờ vua hàng đầu Stockfish sau khi chơi chống lại chính nó trong chỉ bốn giờ. Sau đó, đại kiện tướng Peter Heine Nielsen của Đan Mạch đã so sánh AlphaZero với một loài ngoài hành tinh vượt trội.

Nhóm nghiên cứu tại Đại học Aarhus đã sử dụng mô phỏng máy tính để chứng minh cách AlphaZero có thể được áp dụng cho ba vấn đề kiểm soát khác nhau. Những vấn đề này có thể được sử dụng trong máy tính lượng tử.

“AlphaZero sử dụng một mạng nơ-ron sâu kết hợp với tìm kiếm cây có hướng dẫn để xấp xỉ ẩn biến của cảnh quan tham số lượng tử. Để nhấn mạnh khả năng chuyển giao, chúng tôi áp dụng và đánh giá thuật toán trên ba lớp vấn đề kiểm soát bằng cách sử dụng một tập hợp chung các siêu tham số thuật toán,” theo nghiên cứu.

Nghiên cứu của nhóm đã được công bố trên Nature Quantum Information.

Sinh viên tiến sĩ Mogens Dalgaard đã nói về việc nhóm nghiên cứu bị ấn tượng bởi khả năng học hỏi nhanh chóng của AlphaZero.

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

Phát hiện thực sự đến từ việc kết hợp AlphaZero, một thuật toán cực kỳ ấn tượng, với một thuật toán tối ưu hóa lượng tử chuyên dụng.

Theo Giáo sư Jacob Sherson, “Điều này cho thấy chúng ta vẫn cần kỹ năng và chuyên môn của con người, và mục tiêu trong tương lai nên là hiểu và phát triển các giao diện trí tuệ hỗn hợp khai thác tối ưu điểm mạnh của cả hai.”

Nhóm muốn đẩy nhanh tốc độ phát triển trong lĩnh vực này, vì vậy họ đã phát hành mã và làm cho nó có sẵn công khai. Động thái này đã tạo ra rất nhiều sự quan tâm.

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

DeepMind là một công ty chị em của Google (GOOGL ) có trụ sở tại Anh, chịu trách nhiệm cho cả AlphaZero và AlphaGo. Những hệ thống này hiện đang thể hiện tầm quan trọng của chúng trong các lĩnh vực khác, bao gồm cả máy tính lượng tử.