Ученые используют искусственный интеллект для управления квантовыми системами

Управление движением квантовых систем, таких как атомы и электроны, представляет собой гораздо более сложную задачу. Эти крошечные частицы подвержены возмущениям, которые могут заставить их отклониться от намеченного пути неожиданным образом. Кроме того, движение внутри системы ухудшается, а шум от различных факторов окружающей среды еще больше нарушает его траекторию.

Чтобы противодействовать эффектам демпфирования и шума, исследователи из Окинавского института науки и технологий (OIST) в Японии нашли способ использовать искусственный интеллект для обнаружения и применения стабилизирующих импульсов света или напряжения с флуктуирующей интенсивностью к квантовым системам. Этот метод позволил успешно охладить микромеханический объект до его квантового состояния и оптимизировать его движение. Исследование было опубликовано в журнале Physical Review Research.

Микромеханические объекты, большие по сравнению с атомом или электроном, ведут себя классически при высокой температуре или даже при комнатной температуре. Но, если такие механические режимы можно охладить до их самого низкого энергетического состояния, которое физики называют основным состоянием, в таких системах может быть реализовано квантовое поведение. Эти виды механических режимов затем можно использовать в качестве сверхчувствительных датчиков силы, смещения, гравитационного ускорения и т. д., а также для квантовой обработки информации и вычислений.

«Технологии, основанные на квантовых системах, открывают огромные возможности. Но чтобы извлечь выгоду из их обещаний сверхточной конструкции датчиков, высокоскоростной обработки квантовой информации и квантовых вычислений, мы должны научиться разрабатывать способы достижения быстрого охлаждения и управления этими системами», - сказала доктор Биджита Сарма, ведущий автор статьи и научный сотрудник отдела квантовых машин OIST в лаборатории профессора Джейсона Твэмли.

Метод, основанный на машинном обучении, который она и ее коллеги разработали, демонстрирует, как ИИ могут использоваться для обнаружения неинтуитивных интеллектуальных последовательностей импульсов, которые могут охлаждать механический объект от высоких до сверхнизких температур быстрее, чем другие стандартные методы. Эти управляющие импульсы обнаруживаются агентом машинного обучения самостоятельно. Работа демонстрирует полезность ИИ в развитии квантовых технологий.

Квантовые вычисления могут произвести революцию в мире, обеспечив высокую скорость вычислений и переформатировав криптографические методы. Многие научно-исследовательские институты и крупные технологические компании вкладывают много ресурсов в разработку этих технологий. Но для этого исследователи должны добиться полного контроля над работой квантовых систем на очень высокой скорости.

Ранее Курсор писал, что в Израиле построят первый центр квантовых компьютер. Квантовые компьютеры, способные выполнять квантовые вычисления общего назначения, могут произвести революцию в широком спектре отраслей.