Image
8.3.2018 0 Comments

Umelá inteligencia rekonštruuje systémy kvantových častíc exponenciálne rýchlejšie ako bežné metódy

Fyzici po prvýkrát preukázali, že strojové učenie môže rekonštruovať kvantový systém na základe relatívne malého počtu experimentálnych meraní. Zatiaľ čo rekonštrukcia komplexného systému predchádzajúcimi metódami by vyžadovala tisíce rokov, strojové učenie zvládne úplnú analýzu v priebehu niekoľkých hodín.

Výskum, ktorý bol publikovaný 26. februára v časopise Nature Physics, bude prínosom pre vývoj kvantových počítačov a iných aplikácií kvantovej mechaniky.

Ukázali sme, že strojová inteligencia dokáže zachytiť podstatu kvantového systému kompaktným spôsobom,“ povedal spoluautor štúdie Giuseppe Carleo z Center for Computational Quantum Physics na Flatiron Institute v New Yorku. Carleo, ktorý viedol výskum, bol inšpirovaný počítačovým programom AlphaGo, ktorý v roku 2016 využil strojové učenie, aby prekonal majstra sveta v čínskej stolnej hre go.

Systémy častíc, ako sú napríklad elektróny, môžu existovať v množstve rôznych konfigurácií, z ktorých každá má určitú pravdepodobnosť výskytu. Komplexnú štruktúru kvantového systému však nemožno pozorovať v jedinom experimente. Systém totiž môže byť vo všetkých možných konfiguráciách súčasne. Preto vedci používajú hrubú silu a vykonávajú rovnaké experimentálne merania stále dokola, kým nie sú schopní opísať celý kvantový systém.

Táto metóda však funguje len pre jednoduché systémy, obsahujúce iba niekoľko častíc. S rastúcim počtom častíc sa zvyšuje aj zložitosť. Ak vezme do úvahy, že každý elektrón má dva spiny, systém piatich elektrónov má 32 možných konfigurácií. Pritom kvantové entaglovanie častíc celú záležitosť ešte viac komplikuje. Entanglovanie totiž mení pravdepodobnosť rôznych konfigurácií. Konvenčné metódy sú preto jednoducho nepoužiteľné pre komplexné kvantové systémy.

Carleo a jeho kolegovia preto využili techniky strojového učenia. Experimentálne merania kvantového systému zverili softvérovému nástroju založenému na umelých neurónových sieťach. Softvér sa postupom času učí a snaží sa napodobňovať správanie systému. Len čo softvér absorbuje dostatok dát, môže presne rekonštruovať kompletný kvantový systém.

Výskumníci testovali softvér pomocou experimentálnych súborov údajov založených na rôznych vzorových kvantových systémoch. Pri týchto testoch softvér výrazne prekonal bežne používané metódy. Systém s ôsmimi elektrónmi a ich spinmi mohol presne rekonštruovať pomocou iba asi stovky meraní. Na porovnanie, bežná metóda hrubej sily by vyžadovala takmer 1 milión meraní na dosiahnutie rovnakej úrovne presnosti. Nová technika však dokáže spracovať aj oveľa väčšie systémy.  

Carleo hovorí, že okrem použitia v oblasti základného výskumu by spájanie strojového učenia s kvantovou fyzikou mohlo zlepšiť aj univerzálne aplikácie umelej inteligencie. „Ktovie, možno by sme jedného dňa mohli mať aj autonómne vozidlá inšpirované kvantovou mechanikou...“

Zdroj: sciencedaily.com

Autor: redakcia

Nechajte si posielať prehľad najdôležitejších správ emailom

Mohlo by Vás zaujímať

Technológie

Huawei Mate 30 Pro si kúpite už aj online, darčeky k nemu dostanete tiež

30.03.2020 00:00

Špeciálny projekt Smartfón Huawei Mate 30 Pro bol k dispozícii výlučne v kamenných predajniach PLANEO Elektro. Spolu s ostatným sortimentom sa aj jeho predaj presunul na web. Ponuku to neovplyvnilo – ...

Technológie

V PLANEO Elektro je 10 % zľava na všetko, 0 % navýšenie splátok a doprava zadarmo!

27.03.2020 00:00

Špeciálny projekt Čističky vzduchu, šijacie stroje, záhradný nábytok, mobily, hračky, lampy, mixéry... Čo by sa vám práve doma zišlo, kúpite lacnejšie a bezpečne v PLANEO Elektro a zajtra to máte dom ...

Technológie

Prehľad digitálnej pomoci od firiem v čase epidémie. Pomáha aj NexTech.

20.03.2020 14:33

Slovenská aliancia pre inovatívnu ekonomiku (SAPIE) pripravila v spolupráci so svojimi 90 členmi veľký zoznam slovenských digitálnych iniciatív, ktoré pomáhajú v čase epidémie koronavírusu. Až 20 rôzn ...

Žiadne komentáre

Vyhľadávanie

ACER_032020

Najnovšie videá