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

Inovatívna logistika a skladovanie od Telekomu

17.04.2019 00:10

Špeciálny projekt Skladovanie a logistické aktivity sú ideálnymi činnosťami na využitie internetu vecí, robotiky či umelej inteligencie. Všetky tieto pojmy ukrýva koncept Industry 4.0. Telekom, význa ...

Technológie

Najväčší technologický festival na Slovensku otvorí svoje brány koncom apríla

12.04.2019 00:16

Už v dňoch 26. - 28. apríla 2019 sa v Bratislave uskutoční najväčší technologický festival na Slovensku  IXPO 2019. Na ploche 6400 m2 bude hostiť 50 vystavovateľov a až 100 spíkrov. Prvý ročník tej ...

Technológie

Tím etických hackerov našiel spôsob, ako poslať vozidlo Tesla do protismeru

09.04.2019 00:20

Skupina bezpečnostných expertov z Keen Security Lab ukázala, ako sa dá oklamať systém Autopilot spoločnosti Tesla. Tím „bielych hackerov“ už niekoľkokrát predviedol, ako možno prevziať kontrolu nad v ...

q

Žiadne komentáre

Vyhľadávanie

FORPSI 042019

Najnovšie videá

IXPO 2019


PC forum button