27.10.2021
Наш канал в Telegram: https://t.me/berzaru

Алгоритм машинного обучения помогает смоделировать квантовые системы

Квантовые системы смоделировало МО

Физики использовали машинное обучение для обратного проектирования гамильтоновых моделей. Работа поможет усовершенствовать квантовые вычислительные устройства. Для создания вычислительных устройств нового поколения необходимо как можно более точно описывать поведение частиц в квантовых системах. Новый алгоритм с машинным обучением способен выбирать только те модели, которые описывают целевую систему с максимальной точностью. Статья об открытии опубликована в журнале Nature Physics.

Системы частиц и их эволюция описываются математическими моделями, для создания которых требуется крепкая теоретическая база и большой массив экспериментальных данных. Ещё более сложным является описание систем частиц, взаимодействующих друг с другом на квантовомеханическом уровне. Часто это делается при помощи гамильтоновых моделей. Создать такие модели на основе наблюдений сложно из-за природы квантовых состояний, которые коллапсируют при попытках их проверить.

Теперь физики разработали новый протокол для создания и проверки моделей, описывающих квантовые системы. Их алгоритм работает автономно, проектируя и выполняя эксперименты на целевой системе, при этом результате моделирования поступают обратно в программу. Она предлагает возможные гамильтоновы модели для описания целевой системы и ранжирует их при помощи коэффициентов Байеса — специальных статических метрик.

Учёные продемонстрировали способности алгоритма в реальном квантовом эксперименте на центрах дефектов в алмазе — хорошо изученной платформе для обработки квантовой информации и квантового зондирования. Этот алгоритм, согласно авторам, можно использовать для автоматизированной проверки и настройки новых устройств, таких как квантовые сенсоры.

Следующим шагом своей работы физики видят расширение возможностей алгоритма для изучения более крупных систем и различных классов квантовых моделей, в основе каждой из которых лежат различные типы структур и физические принципы работы.