Обычные компьютеры могут решать сложные квантовые задачи

Исследователи Калифорнийского технологического института предлагают решения на основе машинного обучения, работающие на классических компьютерах, могут использоваться для прогнозирования квантовых систем.

Обычные компьютеры могут решать сложные квантовые задачи

Квантовые компьютеры вызвали много шума, и на то есть веские причины. Футуристические компьютеры предназначены для имитации того, что происходит в природе в микроскопических масштабах. Это означает, что у них есть возможность лучше понять квантовую сферу и ускорить открытие новых материалов, включая фармацевтические препараты, экологически чистые химические вещества и многое другое. Тем не менее, эксперты говорят, что до того, как квантовые компьютеры станут доступны для практического применения, осталось еще десятилетие или даже больше. Что делать тем временем исследователям?

Один из вариантов был описан в исследовании, которое объясняет, как инструменты машинного обучения, работающие на классических компьютерах, могут использоваться для прогнозирования квантовых систем и, следовательно, помогают ученым решать некоторые из самых сложных задач физики и химии. Хотя это уже было предложено ранее, новый отчет является первым математическим доказательством того, что метод работает в задачах, которые не могут решить никакие традиционные алгоритмы. Исследование, проведенное Калифорнийским технологическим институтом, было опубликовано в журнале Science.

Обычные компьютеры могут решать сложные квантовые задачи

На микроскопическом уровне физический мир становится чрезвычайно сложным местом, управляемым законами квантовой физики. В этой области частицы могут существовать в суперпозиции состояний или в двух состояниях одновременно. А суперпозиция состояний может привести к запутанности — явлению, при котором частицы связаны или коррелированы, даже не находясь в контакте друг с другом. Эти странные состояния и соединения, широко распространенные в природных и искусственных материалах, очень трудно описать математически.

Предсказать низкоэнергетическое состояние материала очень сложно. Существует огромное количество атомов, и они накладываются друг на друга и запутываются. Вы не можете написать уравнение, чтобы описать все это.

Новое исследование представляет собой первую математическую демонстрацию того, что классическое машинное обучение можно использовать для преодоления разрыва между нами и квантовым миром. Машинное обучение, считающееся областью искусственного интеллекта, представляет собой тип компьютерного приложения, которое имитирует человеческий мозг для обучения на основе данных.

Хотя предыдущие исследования показали, что модели машинного обучения способны решать некоторые квантовые проблемы, эти методы обычно работают таким образом, что ученым сложно понять, как машины пришли к своим решениям. Новое исследование поможет исследователям лучше понять и классифицировать сложные и экзотические фазы квантовой материи.

В конечном счете, ученые говорят, что будущие инструменты машинного обучения на основе квантовых данных превзойдут классические методы. В соответствующем исследовании, опубликованном 10 июня 2022 года в журнале Science, исследователи сообщают об использовании процессора Google Sycamore, элементарного квантового компьютера, чтобы продемонстрировать, что квантовое машинное обучение превосходит классические подходы.

Читайте также

В России создали искусственное ухо с помощью гибридной 3D-биопечати

В России создали искусственное ухо с помощью гибридной 3D-биопечати

В Китае создали простую роборуку BioflexBot, которая оказалась гибче человеческой

В Китае создали простую роборуку BioflexBot, которая оказалась гибче человеческой

ИИ помог найти опасную уязвимость Zoom всего за 20 запросов

ИИ помог найти опасную уязвимость Zoom всего за 20 запросов

Цифровые двойники помогут наделить вагон-термос беспрецедентными свойствами

Цифровые двойники помогут наделить вагон-термос беспрецедентными свойствами

В МАИ научили дроны видеть препятствия и думать самостоятельно

В МАИ научили дроны видеть препятствия и думать самостоятельно

В России создают автономных роботов для огнеупорного производства

В России создают автономных роботов для огнеупорного производства

В Японии возник острый дефицит углекислого газа

В Японии возник острый дефицит углекислого газа

«Умный» столик для разварки кристаллов спасет электронику от брака

«Умный» столик для разварки кристаллов спасет электронику от брака

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

В России созданы планарные ионные ловушки для квантовых компьютеров

В России созданы планарные ионные ловушки для квантовых компьютеров

Рождение сверхпрочных материалов: как нанопокрытия обманывают физику разрушения

Рождение сверхпрочных материалов: как нанопокрытия обманывают физику разрушения

Телескоп James Webb обнаружил возможный новый тип космических объектов — «звезду-черную дыру»

Телескоп James Webb обнаружил возможный новый тип космических объектов — «звезду-черную дыру»

Эмулятор PlayStation 5 впервые запустил Astro’s Playroom на Steam Deck

Эмулятор PlayStation 5 впервые запустил Astro’s Playroom на Steam Deck