通過(guò)計(jì)算機(jī)算法AlphaZero來(lái)學(xué)習(xí)控制量子系統(tǒng)

（文章來(lái)源：教育新聞網(wǎng)）

當(dāng)計(jì)算機(jī)算法AlphaZero僅靠四個(gè)小時(shí)就學(xué)會(huì)了擊敗基于人類(lèi)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的最佳國(guó)際象棋程序時(shí)，國(guó)際象棋界感到驚訝?，F(xiàn)在，丹麥奧爾胡斯大學(xué)的一個(gè)研究小組已經(jīng)使用了相同的算法來(lái)控制量子計(jì)算機(jī)。

在世界各地，許多研究小組正在嘗試構(gòu)建量子計(jì)算機(jī)。即使我們將世界上所有這些計(jì)算機(jī)組合在一起，這樣的計(jì)算機(jī)仍能夠解決某些當(dāng)前經(jīng)典計(jì)算機(jī)無(wú)法解決的問(wèn)題。在奧爾胡斯大學(xué)，他們共同致力于建造量子計(jì)算機(jī)。因此，在雅各布·謝爾森(Jacob Sherson)教授的指導(dǎo)下，一個(gè)研究小組剛剛使用計(jì)算機(jī)算法AlphaZero來(lái)學(xué)習(xí)控制量子系統(tǒng)。

使AlphaZero變得有趣的是，它可以自行學(xué)習(xí)，而無(wú)需任何形式的人類(lèi)專(zhuān)業(yè)知識(shí)。通過(guò)這種方式，AlphaZero在Go，Shogi和Chess之類(lèi)的游戲中擊敗了人類(lèi)和專(zhuān)門(mén)的計(jì)算機(jī)程序，并且學(xué)會(huì)了通過(guò)與自己對(duì)戰(zhàn)來(lái)做到這一點(diǎn)。在與自己對(duì)抗了僅四個(gè)小時(shí)之后，AlphaZero擊敗了領(lǐng)先的國(guó)際象棋程序Stockfish。AlphaZero如此出色，以至于丹麥大師彼得·海涅·尼爾森(Peter Heine Nielsen)將該程序比作了一個(gè)高級(jí)外星物種，該物種曾到過(guò)地球只是為了在國(guó)際象棋中擊敗我們。

奧爾胡斯大學(xué)的研究小組已經(jīng)通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬證明了將AlphaZero應(yīng)用于三種不同的控制問(wèn)題的廣泛適用性，每種控制問(wèn)題都可能在量子計(jì)算機(jī)中使用。他們的工作最近發(fā)表在《自然量子信息》上。正如領(lǐng)先的博士生Mogens Dalgaard所描述的那樣，該團(tuán)隊(duì)對(duì)AlphaZero的學(xué)習(xí)能力印象深刻：“當(dāng)我們分析AlphaZero的數(shù)據(jù)時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)該算法已經(jīng)學(xué)會(huì)了利用我們最初未考慮的問(wèn)題的潛在對(duì)稱(chēng)性。那是一次了不起的經(jīng)歷。

但是，盡管AlphaZero本身是一個(gè)令人印象深刻的算法，但當(dāng)研究團(tuán)隊(duì)將AlphaZero與專(zhuān)門(mén)的量子優(yōu)化算法結(jié)合使用時(shí)，仍取得了最佳結(jié)果。正如Jacob Sherson教授得出的結(jié)論：“這表明我們?nèi)匀恍枰祟?lèi)的技能和專(zhuān)門(mén)知識(shí)，并且未來(lái)的目標(biāo)應(yīng)該是理解和開(kāi)發(fā)可充分利用兩者優(yōu)勢(shì)的混合智能接口?！?/p>

為了加快該領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)速度，研究小組公開(kāi)了該代碼，對(duì)此感到驚訝。Jacob Sherson說(shuō)：“幾小時(shí)之內(nèi)，主要的技術(shù)公司與量子實(shí)驗(yàn)室和國(guó)際領(lǐng)先的大學(xué)取得了聯(lián)系，我建立了未來(lái)的合作關(guān)系，并繼續(xù)說(shuō)道，因此，直到不久之后這些方法將在全世界的實(shí)際實(shí)驗(yàn)中得到使用，才可能成為現(xiàn)實(shí)。 ?！?/p>

量子計(jì)算機(jī)使用量子力學(xué)，這是物理學(xué)的一個(gè)分支，描述了我們宇宙的最小組成部分。在這么小的規(guī)模上，規(guī)則根本不同。例如，一個(gè)系統(tǒng)一次可以存在多個(gè)狀態(tài)。當(dāng)翻譯成計(jì)算機(jī)語(yǔ)言時(shí)，這意味著量子計(jì)算機(jī)可以一次執(zhí)行多個(gè)計(jì)算，這大大提高了常規(guī)計(jì)算機(jī)的速度。但是，盡管量子計(jì)算機(jī)的理論已經(jīng)建立起來(lái)了，但是還沒(méi)有人能夠構(gòu)建出一個(gè)完整的量子計(jì)算機(jī)。除此之外，這還要求我們提高控制這些系統(tǒng)的能力。
（責(zé)任編輯：fqj）