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 1

Čínsky prototyp vrtuľníka pripomína UFO zo starých sci-fi filmov

17.10.2019 00:05

Čínske médiá nazývajú nový „ozbrojený vrtuľník“ Super Great White Shark (super veľký biely žralok), pretože evokuje skôr obrazy zo sci-fi filmov z polovice 20. storočia než technológiu 21. storočia. ...

Technológie

Inteligentné vykurovanie v inteligentnom byte

17.10.2019 00:10

Špeciálny projekt Vykurovanie je vo väčšine domov či bytov energeticky najnáročnejší subsystém a jeho optimalizáciou sa v mnohých prípadoch dajú dosiahnuť značné úspory. Dodávatelia riešení pre intel ...

Technológie 1

IQOS 3 DUO chce pomôcť ešte viac presadiť bezdymové fajčenie

15.10.2019 14:36

Philip Morris pokračuje vo vývoji technológie IQOS s cieľom pomôcť dospelým fajčiarom prejsť na bezdymové výrobky. IQOS je riešenie typu “Heat-not-burn”, čo znamená, že funguje na báze zahrievania tab ...

Žiadne komentáre

Vyhľadávanie

Najnovšie videá

SlovakiaTech 2019