A.I. Manté el secret per a la creació d’ordinadors quàntics

Els ordinadors quàntics tenen la clau per aconseguir allò que es considera impossible amb els sistemes informàtics convencionals actuals. Tot i que encara no s'ha creat un completament funcional, els simuladors quàntics –o sistemes més petits que volen resoldre problemes específics– ja han mostrat la capacitat de superar els superordenadors moderns en determinades tasques.

Aquestes estructures quàntiques poden executar innombrables operacions a velocitats absurdes. Això podria semblar només un benefici, però el Dr. Giuseppe Carleo del Centre de Física Quàntica Computacional de l'Institut Flatiron de Nova York explica que el principal actiu dels equips quàntics és en realitat un important obstacle.

"Comprovar que el vostre portàtil funciona correctament és bastant senzill, és més complicat fer el mateix per als ordinadors quàntics", explica Carleo Invers. “Cada vegada que executeu un programa en ells, la sortida és no determinista, la qual cosa resulta amb moltes respostes per a una pregunta. Això és el que fa que una computadora quàntica sigui tan poderosa, però també significa que és més difícil avaluar si aquests resultats són completament aleatoris o si són correctes."

Però Carleo i un grup d’investigadors internacionals han descobert una manera d’auditar ràpidament sistemes complexos quàntics mitjançant intel·ligència artificial. El seu estudi, publicat a la revista Nature Physics el 26 de febrer, proporciona una tècnica que serà necessària per demostrar que els ordinadors quàntics del futur funcionen realment.

La manera com els sistemes quàntics emmagatzemen informació és el que els fa tan difícils de verificar.

La unitat de dades més petita d’un ordinador és una mica, que ha de ser una o bé un zero. Els sistemes de computació quàntica utilitzen "qubits", que poden representar tots dos i zero simultàniament. Aquest petit canvi permet a aquestes computadores fer front a una quantitat inimaginable de tasques. Una sèrie de 50 qubits poden representar 10.000.000.000.000.000 de números, això implicaria petabits d’espai en un ordinador tradicional i seria completament impossible que els científics tornessin i comprovessin.

Carleo i els seus col·legis utilitzen tècniques d'aprenentatge automàtic per comprovar essencialment el treball dels sistemes quàntics, cosa que no és factible utilitzant mètodes convencionals.

"Aquestes màquines són capaces de capturar l'essència del sistema quàntic d'una manera molt compacta", va dir Carleo. "Les xarxes neuronals comprenen de manera més o menys automàtica les característiques rellevants d’aquests sistemes extremadament complexos. Són capaços de captar aquesta complexitat i transformar-la per entendre les seves estructures fonamentals."

Aquesta no és la primera vegada que els investigadors han utilitzat A.I. per fer alguna cosa així, però el treball de Carleo és capaç d’analitzar sistemes més elaborats que la investigació que l’ha precedit.

Els Qubits estan organitzats en diferents formes per resoldre diversos problemes. Les xarxes neuronals anteriors només van poder auditar sistemes unidimensionals, de manera que una línia recta de qubits. Aquest estudi va ser capaç de comprovar amb èxit matrius de qubits "en dues dimensions" i "en forma de retícula".

"Per caracteritzar els programes quàntics més generals, cal anar més enllà d'aquestes estructures unidimensionals dels qubits", va dir Carleo. "La nostra tècnica és un pas endavant en aquesta direcció perquè puguem abordar acords arbitraris de qubits".

Aquesta investigació demostra que la creació d’una computadora quàntica totalment funcional dependrà totalment de l’aprenentatge automàtic. Sense aquests tipus d'algorismes d'aprenentatge profund, no importa quants científics de sistemes quàntics es reuneixin, no hi hauria manera de demostrar que realment funcionen.

A.I. té la clau del sant grial de la computació moderna.