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

Nanoprepínače zhotovené z grafénu môžu urobiť našu elektroniku ešte menšou

20.02.2019 00:05

Akcelerometre v smartfónoch, mikrofóny v laptopoch či mikrozrkadlá v digitálnych projektoroch majú niekedy rozmery len niekoľko mikrometrov, ale vedci a inžinieri by ich potrebovali dokonca ešte menši ...

Technológie

Robot inšpirovaný púštnymi mravcami nepotrebuje GPS. Orientuje sa podľa Slnka

20.02.2019 00:15

Púštne mravce sa vedia mimoriadne dobre orientovať v teréne. Preto sa stali inšpiráciou pre výskumníkov pri návrhu robota AntBot, ktorý môže náhodne preskúmať svoje okolie a automaticky sa vrátiť domo ...

Technológie 3

Čína údajne buduje vo vesmíre solárnu elektráreň, ktorá bude posielať energiu na Zem

20.02.2019 00:20

Čínska akadémia vesmírnej technológie pracuje na orbitálnej elektrárni, ktorá bude zachytávať slnečnú energiu vo vesmíre a prenášať ju na Zem. Táto elektráreň bude schopná využívať solárnu energiu, aj ...

q

Žiadne komentáre

Vyhľadávanie

Apsara Yogaton

Najnovšie videá



PC forum button