AlphaZero lærer at styre kvanteverdenen

Skakverdenen var forbløffet, da computeralgoritmen AlphaZero lærte, efter bare fire timer alene at slå de bedste skakprogrammer bygget på menneskelig ekspertise. Nu har en forskergruppe ved Aarhus Universitet i Danmark brugt den samme algoritme til at styre en kvantecomputer.

Over hele verden, adskillige forskergrupper forsøger at bygge en kvantecomputer. En sådan computer ville være i stand til at løse visse problemer, der ikke kan løses med nuværende klassiske computere, selvom vi kombinerede alle disse computere i verden til en.

På Aarhus Universitet, forskere deler ambitionen om at bygge en kvantecomputer. Af denne grund, en forskergruppe under ledelse af professor Jacob Sherson har netop brugt computeralgoritmen AlphaZero til at lære at styre et kvantesystem.

Det, der gør AlphaZero interessant, er, at det kan lære på egen hånd uden nogen form for menneskelig ekspertise. På denne måde, AlphaZero har slået både mennesker og specialiserede computerprogrammer i spil som Go, Shogi, og skak, og den lærte kun at gøre det ved at spille mod sig selv. Efter bare fire timers spil mod sig selv, AlphaZero formåede at slå det førende skakprogram Stockfish. AlphaZero var så overlegen, at den danske stormester Peter Heine Nielsen sammenlignede programmet med en overlegen fremmed art, der havde besøgt jorden bare for at slå os i skak.

AlphaZero er god alene - men bedre med forskere

Forskergruppen ved Aarhus Universitet har, via computersimuleringer, demonstrerede den brede anvendelighed ved at anvende AlphaZero på tre forskellige kontrolproblemer, der hver potentielt kan bruges i en kvantecomputer. Deres arbejde blev for nylig offentliggjort i Natur Quantum Information .

Holdet var meget imponeret over AlphaZeros evne til at lære, som den ledende ph.d. studerende Mogens Dalgaard beskrev:"Da vi analyserede dataene fra AlphaZero, så vi, at algoritmen havde lært at udnytte en underliggende symmetri af problemet, som vi oprindeligt ikke overvejede. Det var en fantastisk oplevelse. ''

Imidlertid, selvom AlphaZero i sig selv er en imponerende algoritme, forskergruppen opnåede de bedste resultater, da de kombinerede AlphaZero med en specialiseret kvanteoptimeringsalgoritme. Som professor Jacob Sherson konkluderer:"Dette indikerer, at vi stadig har brug for menneskelig dygtighed og ekspertise, og at fremtidens mål skulle være at forstå og udvikle hybrid intelligens -grænseflader, der optimalt udnytter styrkerne ved begge dele ".

I et forsøg på at fremskynde udviklingen på området, forskergruppen har gjort koden åbent tilgængelig, og de blev overraskede over interessen. "Inden for få timer blev jeg kontaktet af store tech-virksomheder med kvantelaboratorier og internationale førende universiteter for at etablere fremtidigt samarbejde, "Jacob Sherson siger, og fortsætter "så det vil sandsynligvis ikke vare længe, ​​før disse metoder finder brug i praktiske forsøg over hele verden."

Baggrundsinformation, kvantecomputeren:

En kvantecomputer bruger kvantemekanik, en gren af ​​fysikken, der beskriver de mindste byggesten i vores univers. I denne lille skala, reglerne er fundamentalt forskellige. For eksempel, et system kan eksistere i mere end én tilstand ad gangen. Når det oversættes til edb -sprog, dette betyder, at en kvantecomputer kan udføre flere beregninger ad gangen, hvilket giver en enorm speed-up i forhold til almindelige computere. Men selvom teorien om kvantecomputere er veletableret, ingen har formået at bygge en kvantecomputer i fuld skala endnu. Dette kræver, blandt andet, at vi forbedrer vores evne til at kontrollere disse systemer.