Google eksperymentuje ze sztuczną inteligencją na algorytmach kwantowych

Na łamach bloga Google Research swój wpis opublikował Hartmut Neven, szef zespołu pracującego nad technologiami rozpoznawania obrazu. Wyjaśnił, że liczne usługi Google'a już teraz zależą od sztucznych inteligencji – wykorzystuje się je do maszynowego uczenia, czy rozpoznawania obrazów. W praktyce tej Google szybko natrafiło na problemy, których rozwiązanie za pomocą znanego hardware'u jest w praktyce niemożliwe, wymagałoby bowiem użycia nieosiągalnej mocy obliczeniowej. Tymczasem proste układy kwantowe radzą sobie z nimi błyskawicznie.

Google zainteresowało m.in. się kwantowym algorytmem Grovera. Dotyczy on tego co dla wielkiego G najważniejsze – wyszukiwania. Zakładając, że posiadamy bazę danych składającą się z n nieposortowanych elementów i chcemy znaleźć w niej element wyróżniony, to jak pisze Mika Hirvensalo, autor książki „Algorytmy kwantowe”, używając do tego algorytmu klasycznego liczba kroków niezbędnych do rozwiązania zadania jest rzędu n. Kwantowy algorytm Grovera potrzebuje do tego tylko n^1/2 kroków. Wynik jego działania jest probabilistyczny, ale prawdopodobieństwo błędu może być zmniejszone ponownym uruchomieniem algorytmu.

Naven demonstruje kwestię następująco: wyobraźmy sobie, że mamy komodę z milionem szuflad. W jednej z nich ukryto piłeczkę. Ile trzeba otworzyć szuflad, aby znaleźć piłeczkę? Korzystając z klasycznego algorytmu wyszukiwania, średnio około pół miliona razy. Tymczasem algorytm Grovera pozwala znaleźć ją po przeszukaniu 1000 szuflad.

Uczeni z Google'a zamierzają wykorzystać takie efekty przy np. rozpoznawaniu i kategoryzacji obrazów, lub budowaniu systemów eksperckich, poszukujących optymalnych rozwiązań. Ich prace idą w streonę zastosowania adiabatycznej komputacji kwantowej, teoretycznie pozwalającej na wyeliminowanie problemu kwantowej dekoherencji, trapiącej konstruktorów kwantowych. Chodzi o to, że najmniejszy kontakt standardowego komputera kwantowego ze światem zewnętrznym powoduje wypadnięcie układu z kwantowej superpozycji i przyjęcie stanu stacjonarnego. Trwa to ułamki sekund – i aby temu zaradzić, tworzono skomplikowane, sterowane laserami pułapki magnetyczne.