通过计算机算法AlphaZero来学习控制量子系统

（文章来源：教育新闻网）

当计算机算法AlphaZero仅靠四个小时就学会了击败基于人类专业知识的最佳国际象棋程序时，国际象棋界感到惊讶。现在，丹麦奥尔胡斯大学的一个研究小组已经使用了相同的算法来控制量子计算机。

在世界各地，许多研究小组正在尝试构建量子计算机。即使我们将世界上所有这些计算机组合在一起，这样的计算机仍能够解决某些当前经典计算机无法解决的问题。在奥尔胡斯大学，他们共同致力于建造量子计算机。因此，在雅各布·谢尔森(Jacob Sherson)教授的指导下，一个研究小组刚刚使用计算机算法AlphaZero来学习控制量子系统。

使AlphaZero变得有趣的是，它可以自行学习，而无需任何形式的人类专业知识。通过这种方式，AlphaZero在Go，Shogi和Chess之类的游戏中击败了人类和专门的计算机程序，并且学会了通过与自己对战来做到这一点。在与自己对抗了仅四个小时之后，AlphaZero击败了领先的国际象棋程序Stockfish。AlphaZero如此出色，以至于丹麦大师彼得·海涅·尼尔森(Peter Heine Nielsen)将该程序比作了一个高级外星物种，该物种曾到过地球只是为了在国际象棋中击败我们。

奥尔胡斯大学的研究小组已经通过计算机模拟证明了将AlphaZero应用于三种不同的控制问题的广泛适用性，每种控制问题都可能在量子计算机中使用。他们的工作最近发表在《自然量子信息》上。正如领先的博士生Mogens Dalgaard所描述的那样，该团队对AlphaZero的学习能力印象深刻：“当我们分析AlphaZero的数据时，我们发现该算法已经学会了利用我们最初未考虑的问题的潜在对称性。那是一次了不起的经历。

但是，尽管AlphaZero本身是一个令人印象深刻的算法，但当研究团队将AlphaZero与专门的量子优化算法结合使用时，仍取得了最佳结果。正如Jacob Sherson教授得出的结论：“这表明我们仍然需要人类的技能和专门知识，并且未来的目标应该是理解和开发可充分利用两者优势的混合智能接口。”

为了加快该领域的开发速度，研究小组公开了该代码，对此感到惊讶。Jacob Sherson说：“几小时之内，主要的技术公司与量子实验室和国际领先的大学取得了联系，我建立了未来的合作关系，并继续说道，因此，直到不久之后这些方法将在全世界的实际实验中得到使用，才可能成为现实。 。”

量子计算机使用量子力学，这是物理学的一个分支，描述了我们宇宙的最小组成部分。在这么小的规模上，规则根本不同。例如，一个系统一次可以存在多个状态。当翻译成计算机语言时，这意味着量子计算机可以一次执行多个计算，这大大提高了常规计算机的速度。但是，尽管量子计算机的理论已经建立起来了，但是还没有人能够构建出一个完整的量子计算机。除此之外，这还要求我们提高控制这些系统的能力。
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