Forskare har slagit kvantguld-och skapat ett nytt ord-genom att anlita maskininlärning för att effektivt navigera i en 20-dimensionell kvantskattkarta.

Fysikern Dr Markus Rambach från ARC Center of Excellence for Engineered Quantum Systems (EQUS) vid University of Queensland sa att laget kunde hitta okända kvanttillstånd snabbare och mer exakt, med hjälp av en teknik som kallas självstyrd tomografi.

Teamet introducerade också 'quvigint', som är som en qubit (kvantversionen av en klassisk bit som tar värdena '0' eller '1') förutom att den inte tar på två, men 20 möjliga värden.

Dr Rambach sa att högdimensionella kvanttillstånd som quvigints var idealiska för att lagra och skicka stora mängder information på ett säkert sätt.

Dock, att hitta okända stater blir allt svårare i högre dimensioner, eftersom samma skalning som ger kvantanordningar deras kraft begränsar också vår förmåga att beskriva dem.

Han sa att detta problem liknade att navigera i en högdimensionell kvantskattkarta.

"Vi vet var vi är, och att det finns en skatt, men vi vet inte vilken väg vi ska gå för att komma till det, "Dr Rambach sa.

"Med hjälp av standardtomografi, detta problem skulle lösas genom att först bestämma vilka riktningar du behöver titta in för att säkerställa att du täcker hela kartan, sedan samla in och lagra all relevant information, och slutligen bearbeta data för att hitta skatten.

"Istället, med hjälp av självstyrd tomografi, vi väljer två riktningar slumpmässigt, prova dem båda, välj den som får oss närmare skatten baserat på ledtrådar från maskininlärningsalgoritmen, och upprepa sedan detta tills vi når det.

"Denna teknik sparar mycket tid och energi, vilket betyder att vi kan hitta skatten - den okända quvigint - mycket snabbare och lättare. "

För att illustrera tekniken, laget simulerade en quvigint som färdades genom atmosfären, som när den används för att skicka kvantinformation mellan två punkter på jorden eller till en satellit.

När quigigint reser, den modifieras av atmosfärisk turbulens.

Standardtomografi är mycket mottaglig för denna typ av buller, men genom att använda självstyrd tomografi kunde teamet rekonstruera den ursprungliga quvigint med hög noggrannhet.

Dr Jacq Romero, även på EQUS och UQ, sade självstyrd tomografi till skillnad från andra metoder för att hitta okända kvanttillstånd.

"Självstyrd tomografi är effektiv, exakt, robust mot buller och lätt skalbar till höga dimensioner, som quvigints, "Dr Romero sa.

"Självstyrd tomografi är en robust tomografimetod som är agnostisk för det fysiska systemet, så det kan appliceras på andra system som atomer eller joner också. "

Studien publiceras i Fysiska granskningsbrev .