Китайские ученые впервые продемонстрировали квантовый искусственный интеллект

Изображение: arXiv.org/ Li Zhaokai

Китайские физики впервые осуществили реализацию искусственного интеллекта на квантовом компьютере. Свое исследование авторы представили в статье, доступной на сайте arXiv.org. Ученые продемонстрировали квантовый алгоритм машинного обучения на примере распознавания рукописного текста. Машина, работающая на основе принципов квантовой механики, узнает единичные символы и распознает их парные комбинации.

Идея авторов заключалась в том, что каждая картинка с символом (или двумя символами) устройством преобразуется в вектор, который содержит информацию о числе пикселей в каждой части изображения. В целях простоты специалисты уделили внимание распознаванию символов, изображающих цифры 6 и 9. Именно для этого они научили машину распознавать не только число пикселей, но и их положение на картинке.

В качестве физической реализации квантовой машины китайцы выбрали емкость с органической жидкостью, в состав молекул которой входит изотоп углерод-13, для которого разработан надежный метод спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР-спектроскопии). Сама ЯМР-спектроскопия основана на резонансном поглощении или излучении фотонов ядрами с ненулевыми спином, помещенным во внешнее магнитное поле, из-за изменения ориентации их магнитных моментов.

Органическая молекула при таком подходе выступает в качестве аналога логического элемента. Поскольку излучение от каждой молекулы слишком мало, ученые принимали данные об ориентации спинов ядер сразу со всех молекул жидкости. Пики на спектральных графиках, полученных учеными, позволяли им судить о распознавании машиной того или иного символа: нижние пики соответствовали изображению с 9, а верхние — с 6.

Квантовые компьютеры являются квантовыми обобщениями классических вычислительных машин. Классический бит может принимать только два значения: 0 или 1. Квантовый бит (кубит) реализует любую возможную суперпозицию из базисных состояний 0 и 1. Именно поэтому, как считается, возможности квантовых компьютеров превзойдут таковые у классических, особенно если специалистам удастся повысить точность их вычислений. В дальнейшем ученые собираются провести эксперименты с большим числом символов, а также провести опыты, связанные не только с распознаванием рукописного текста.