Kvantový procesor se sám učí opravovat chyby pomocí umělé inteligence

Nový přístup ke kvantovému počítání spojuje samoučící se algoritmy s korekcí chyb. Výsledkem je procesor, který se průběžně adaptuje a zlepšuje své vlastní řízení.

Kvantové počítače se vlivem různých fyzikálních vlivů neustále potýkají s chybami. Aby mohly být v budoucnu prakticky použitelné, musí být schopny tyto chyby nejen detekovat, ale i aktivně jim předcházet. Nový koncept, který kombinuje techniky umělé inteligence s kvantovými systémy, přináší řešení, které si počítač sám neustále vylepšuje.

Tradiční přístup ke kvantovým chybám spoléhá na statické opravné kódy, které fungují jako bezpečnostní páska – jsou nastaveny jednou a pak se už nemění. Problém je v tom, že každý kvantový procesor je jedinečný a jeho chyby se vlivem času a teplotních výkyvů mění. Výzkumný tým se proto inspiroval v mechanismech, které používá strojové učení: posílené učení (reinforcement learning). Algoritmus postupně sbírá informace o tom, kde a kdy se chyby vyskytují, a na základě těchto dat průběžně upravuje kontrolní signály, které jádrem procesoru procházejí.

Podstatou inovace je zpětná vazba v reálném čase. Jakmile systém detekuje, že se určitá operace vykonává s vyšší chybovostí, automaticky si zaznamená, jaké byly přesně podmínky, a příště se ji snaží provést lépe. Je to podobné, jako by se hudebník poslouchal sám sebe při zkoušení – čím více cvičí, tím lépe se mu hraje. Procesor si tedy s každou chybou «pamatuje» a učí se z ní.

Tento samoopravný mechanismus má Several zásadních výhod. Za prvé, není třeba předem znát všechny možné chyby – algoritmus se s nimi setkává a reaguje. Za druhé, když se procesor v průběhu času degraduje vlivem fyzického stárnutí, sám se adaptuje bez nutnosti nového kalibrování od inženýrů. Za třetí, přístup je univerzální – lze ho aplikovat na různé typy kvantových procesorů bez ohledu na konkrétní technologii, kterou používají.

Výzkum ukazuje, že такоvýto přístup může výrazně snížit počet chyb a prodloužit dobu, po kterou kvantový procesor spolehlivě funguje. To je rozhodující pro praktické nasazení kvantových počítačů v průmyslu. Místo aby se inženýři museli neustále starat o údržbu a ruční seřizování, bude se systém sám o sebe postarat.

I přes slibné výsledky je ještě mnoho práce před tím, než bude technologie připravena pro běžné použití. Výzkumníci nyní pracují na tom, aby se algoritmy staly ještě efektivnějšími a aby byla zajištěna jejich bezpečnost – je důležité, aby se systém neučil chybným strategiím. Nicméně toto spojení umělé inteligence s kvantovým počítáním představuje zajímavý směr, jak přinést kvantové zpracování blíž realitě.

Rubrika: AI & Technologie