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

Americká armáda zaradí do výzbroje laserové zbrane a hypersonické rakety

13.06.2019 00:00

Americká armáda vyhlásila, že bude v priebehu nasledujúcich štyroch rokov pripravená na nasadenie hypersonických rakiet a laserových zbraní namontovaných na vozidlách, ak sa budú stupňovať technologic ...

Technológie 1

Dron Skai na vodíkový pohon prepraví ako lietajúci taxík až 4 cestujúcich

13.06.2019 00:00

Na zoznam spoločností vyvíjajúcich lietajúce autá sa pridal ďalší startup Alaka’i Technologies. Jeho lietadlo Skai sa môže používať podobne ako konkurenčné produkty v úlohe leteckého taxíka alebo na d ...

Technológie

DJI RoboMaster S1 je programovateľný robotický tank vybavený umelou inteligenciou

13.06.2019 00:00

Výrobca dronov DJI urobil odvážny krok do oblasti vzdelávacích technológií. Predstavil svoj prvý pozemný robot RoboMaster S1, ktorý pripomína miniatúrny tank. Jeho úlohou je ukázať novým používateľom ...

q

Žiadne komentáre

Vyhľadávanie

SWAN_062019

Najnovšie videá



PC forum button