Schackvärlden blev förvånad när datoralgoritmen AlphaZero fick veta, efter bara fyra timmar på egen hand, att slå de bästa schackprogrammen byggda på mänsklig expertis. Nu har en forskargrupp vid Aarhus Universitet i Danmark använt samma algoritm för att styra en kvantdator.

Över hela världen, många forskargrupper försöker bygga en kvantdator. En sådan dator skulle kunna lösa vissa problem som inte kan lösas med nuvarande klassiska datorer, även om vi kombinerade alla dessa datorer i världen till en.

Vid Aarhus Universitet, forskare delar ambitionen att bygga en kvantdator. Av denna anledning, en forskargrupp under ledning av professor Jacob Sherson har precis använt datoralgoritmen AlphaZero för att lära sig styra ett kvantsystem.

Det som gör AlphaZero intressant är att det kan lära sig på egen hand utan någon form av mänsklig expertis. På detta sätt, AlphaZero har slagit både människor och specialiserade datorprogram i spel som Go, Shogi, och schack, och det lärde sig att göra det bara genom att spela mot sig själv. Efter bara fyra timmars spel mot sig själv, AlphaZero lyckades slå det ledande schackprogrammet Stockfish. AlphaZero var så överlägsen att den danske stormästaren Peter Heine Nielsen jämförde programmet med en överlägsen främmande art som hade besökt jorden bara för att slå oss i schack.

AlphaZero är bra ensam – men bättre med forskare

Forskargruppen vid Aarhus Universitet har bl. via datorsimuleringar, demonstrerade den breda tillämpbarheten genom att tillämpa AlphaZero på tre olika kontrollproblem som var och en potentiellt skulle kunna användas i en kvantdator. Deras arbete publicerades nyligen i Natur Quantum Information .

Teamet var mycket imponerat av AlphaZeros förmåga att lära sig, som ledande Ph.D. Student Mogens Dalgaard beskrev:"När vi analyserade data från AlphaZero såg vi att algoritmen hade lärt sig att utnyttja en underliggande symmetri av problemet som vi ursprungligen inte övervägde. Det var en fantastisk upplevelse. ''

Dock, även om AlphaZero i sig är en imponerande algoritm, forskargruppen uppnådde de bästa resultaten när de kombinerade AlphaZero med en specialiserad kvantoptimeringsalgoritm. Som professor Jacob Sherson avslutar:"Detta indikerar att vi fortfarande är i behov av mänsklig skicklighet och expertis, och att framtidens mål bör vara att förstå och utveckla hybrida intelligensgränssnitt som optimalt utnyttjar bådas styrkor”.

I ett försök att påskynda utvecklingen på området, forskargruppen har gjort koden öppet tillgänglig och de blev förvånade över intresset. "Inom några timmar blev jag kontaktad av stora teknikföretag med kvantlaboratorier och internationellt ledande universitet för att etablera framtida samarbete, "Jacob Sherson säger, och fortsätter "så det kommer förmodligen inte att dröja länge innan dessa metoder kommer att användas i praktiska experiment över hela världen."

Bakgrundsinformation, kvantdatorn:

En kvantdator använder kvantmekanik, en gren av fysiken som beskriver de minsta byggstenarna i vårt universum. I denna lilla skala, reglerna är i grunden olika. Till exempel, ett system kan existera i mer än ett tillstånd åt gången. När den översätts till datorspråk, detta betyder att en kvantdator kan utföra flera beräkningar samtidigt, vilket ger en enorm hastighet över vanliga datorer. Men även om teorin om kvantdatorer är väletablerad, ingen har lyckats bygga en fullskalig kvantdator ännu. Detta kräver, bland annat, att vi förbättrar vår förmåga att kontrollera dessa system.