El truco cuántico con fotones da un impulso al aprendizaje automático


Por Leah Crane

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Quantum en el cerebro

Just_Super / Getty Images

El aprendizaje automático, un proceso utilizado para entrenar inteligencias artificiales, puede llevar mucho tiempo, pero un truco cuántico podría acelerar drásticamente las cosas para tareas que involucran partículas de luz llamadas fotones.

En el aprendizaje por refuerzo, un algoritmo se ocupa del mismo problema una y otra vez y solo recibe una recompensa numérica cuando logra la respuesta correcta. Este proceso le enseña a encontrar la respuesta correcta más rápidamente cuando se enfrente a problemas similares en el futuro.

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Ahora, Valeria Saggio de la Universidad de Viena en Austria y sus colegas han agregado un giro cuántico para acelerar este proceso. Establecieron un experimento en el que un fotón viaja a través de una guía de ondas y termina en uno de los cuatro estados posibles. Encargaron una IA para asegurarse de que el fotón terminara en un estado particular y la recompensaron por hacerlo.

En la versión clásica de este experimento, sin ningún efecto cuántico adicional, la IA solo podría mover el fotón a un estado específico a la vez, siendo recompensada cuando hiciera una suposición correcta. Sin embargo, en la versión cuántica del experimento, la IA podría colocar el fotón en una superposición de más de un estado. Esto le permitió refinar la respuesta correcta antes de hacer una estimación clásica final del estado del objetivo.

“Imagine que tiene un robot que se encuentra en una encrucijada y el robot tiene dos opciones: puede ir a la izquierda o a la derecha”, dice Saggio. "Si el robot va a la derecha no obtiene una recompensa, pero si va a la izquierda, recibe una recompensa. En el siguiente turno, aumentará la probabilidad de que se vaya a la izquierda. "

C'est la version classique de l'expérience, mais la version quantique lui permettrait d'aller à gauche et à droite simultanément à chaque estimation, nécessitant beaucoup moins de suppositions avant d'apprendre à toujours aller a la izquierda. Esta estrategia aceleró el tiempo de aprendizaje de la IA en un 63%, de 270 suposiciones a solo 100.

Referencia de la revista: La naturaleza, DOI: 10.1038 / s41586-021-03242-7

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