Разработан протокол для квантовых вычислений, ускоряющий поиск решений
Российские ученые разработали новый протокол для квантовых вычислений, основанный на целенаправленном запуске специальных каналов шума, что улучшает поиск оптимальных решений и позволяет более эффективно использовать квантовые компьютеры при разработке систем ИИ. Об этом ТАСС сообщила пресс-служба НИТУ МИСИС.
«Наш протокол может быть объединен с существующим методом смягчения локальных минимумов, а также может дополнить набор методов оптимизации функций квантовых потерь. Его реализация не требует большого количества дополнительных ресурсов и может быть использована как в классических симуляторах квантовых цепей, так и на реальных устройствах», — пояснил директор Института физики и квантовой инженерии НИТУ МИСИС Алексей Федоров, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Как объясняют исследователи, квантовые компьютеры в теории могут существенным образом ускорить разработку и работу систем искусственного интеллекта, однако на практике их применение в этой области ограничивается тем, что у ученых пока нет четкого представления о том, как правильно «тренировать» подобные алгоритмы. Это связано с тем, что квантовые системы ИИ в процессе оптимизации могут попадать в локальные минимумы, особые математические «ямы», откуда им чрезвычайно сложно выбраться.
Российские исследователи обнаружили, что эту проблему можно решить, если использовать в процессе оптимизации подобных алгоритмов специально подобранные источники шумов, которые обычно мешают эффективной работе квантовых алгоритмов, а не улучшают их работу. Эксперты показали, что использование специальных каналов шума позволяет заполнять математические «ямы» и тем самым быстрее находить более качественные решения.
«Представьте: вы стоите на горе и пытаетесь спуститься к самой низкой точке. Высота указывает, как далеко вы от цели. На пути встречается множество мелких ям и впадин и в них можно легко застрять, так и не добравшись до цели. Наш метод похож на то, как если бы ямы засыпали песком. Он заполняет мелкие впадины, выравнивая поверхность, и путь становится проще: мы больше не задерживаемся и можем двигаться дальше», — пояснил старший научный сотрудник НИТУ МИСИС Никита Немков, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Работу этого подхода российские физики успешно проверили на тестовых задачах и при тренировке квантовой сверточной нейросети. В обоих случаях протокол улучшил результат: шанс найти правильное решение оказался в несколько раз выше по сравнению с традиционными подходами. Это открывает дорогу для его применения при решении широкого класса задач, связанных с машинным обучением и вариационными квантовыми алгоритмами, подытожили исследователи.
