Kunstig intelligens i kvantesystemer, også

Kvantebiomimetik består i at reproducere i kvantesystemer visse egenskaber, der er eksklusive for levende organismer. Forskere ved Universitetet i Baskerlandet har efterlignet naturlig udvælgelse, læring og hukommelse i et nyt studie. De udviklede mekanismer kunne give kvanteberegning et løft og lette indlæringsprocessen i maskiner.

Unai Alvarez-Rodriguez er forsker i Quantum Technologies for Information Science (QUTIS) forskningsgruppe tilknyttet UPV/EHU's Institut for Fysisk Kemi, og en ekspert i kvanteinformationsteknologier. Kvanteinformationsteknologi bruger kvantefænomener til at kode beregningsopgaver. I modsætning til klassisk beregning, kvanteberegning "har den fordel, at den ikke er begrænset til at producere registre i værdier på nul og en, " sagde han. Qubits, svarende til bit i klassisk beregning, kan tage værdier på nul, en eller begge på samme tid, et fænomen kendt som superposition, som "giver kvantesystemer mulighed for at udføre meget mere komplekse operationer, etablere en beregningsmæssig parallel på et kvanteniveau, og giver bedre resultater end klassiske beregningssystemer, " han tilføjede.

Forskergruppen, som Alvarez-Rodriguez tilhører, besluttede at fokusere på at efterligne biologiske processer. "Vi syntes, det ville være interessant at skabe systemer, der er i stand til at efterligne visse egenskaber, eksklusive levende væsener. Med andre ord, vi søgte at designe kvanteinformationsprotokoller, hvis dynamik var analog med disse egenskaber." De processer, de valgte at efterligne ved hjælp af kvantesimulatorer, var naturlig udvælgelse, hukommelse og intelligens. Dette fik dem til at udvikle konceptet kvantebiomimetik.

De genskabte et naturligt udvælgelsesmiljø, hvor der var individer, replikation, mutation, interaktion med andre individer og miljøet, og en tilstand svarende til død. "Vi udviklede denne sidste mekanisme, så individerne ville have en begrænset levetid, " sagde forskeren. Så ved at kombinere alle disse elementer, systemet har ikke en enkelt klar løsning:"Vi nærmede os den naturlige selektionsmodel som en strid mellem forskellige strategier, hvor hver enkelt ville være en strategi for at løse problemet, Løsningen ville være den strategi, der er i stand til at dominere den tilgængelige plads."

Mekanismen til at simulere hukommelse, på den anden side, består af et system styret af ligninger. Men ligninger viser en afhængighed af deres tidligere og fremtidige tilstande, så måden, som systemet ændrer sig på, afhænger ikke kun af dets tilstand lige nu, men i sin tilstand for fem minutter siden, og hvor det vil være om fem minutter, " forklarede Alvarez-Rodriguez.

Endelig, i kvantealgoritmerne relateret til læreprocesser, de udviklede mekanismer til at optimere veldefinerede opgaver, at forbedre klassiske algoritmer, og at forbedre fejlmargener og driftsikkerhed. "Vi formåede at kode en funktion i et kvantesystem, men ikke at skrive den direkte; systemet gjorde det autonomt, vi kunne sige, at det 'lærte' ved hjælp af den mekanisme, vi designede, så det ville ske. Det er et af de mest nye fremskridt i denne forskning, " han sagde.

Fra beregningsmodeller til den virkelige verden

Alle disse metoder og protokoller udviklet i hans forskning har givet midlerne til at løse alle slags systemer. Alvarez-Rodriguez siger, at hukommelsesmetoden kan bruges til at løse meget komplekse systemer:"Den kunne bruges til at studere kvantesystemer under forskellige omgivende forhold, eller på forskellige skalaer i en mere tilgængelig, mere omkostningseffektiv måde."

Med hensyn til naturlig udvælgelse, "mere end noget andet har vi fundet frem til en kvantemekanisme, som selvreplikerende systemer kan baseres på, og som kan bruges til at automatisere processer i kvanteskala." Og endelig, med hensyn til læring, "Vi har fundet på en måde at lære en maskine en funktion på uden at skulle indsætte resultatet på forhånd. Det er noget, der vil være meget nyttigt i de kommende år, og vi får det at se, " han sagde.

Alle modellerne udviklet i forskningen var beregningsmodeller. Men Alvarez-Rodriguez har gjort det klart, at en af ​​hovedideerne i hans forskergruppe er, at "videnskab finder sted i den virkelige verden. Alt, hvad vi gør, har en mere eller mindre direkte anvendelse. På trods af at det er blevet udført i teoretisk mode, de simuleringer, vi har foreslået, er designet, så de kan udføres i eksperimenter, på forskellige typer kvanteplatforme, såsom fangede ioner, superledende kredsløb og fototoniske bølgeledere, blandt andre. At gøre dette, vi havde samarbejdet med forsøgsgrupperne."