Nhóm các nhà khoa học từ Đại học Griffith, Australia và Đại học Công nghệ Nanyang (NTU), Singapore đã phát triển một cỗ máy lượng tử mô phỏng chính xác các kết quả trong tương lai.
Nghiên cứu này có ý nghĩa rất lớn tại thời điểm ngành cơ học lượng tử và học máy (trí tuệ nhân tạo) đang dần giao thoa nhau như hiện nay
Nhóm nghiên cứu đã tạo ra bộ xử lý thông tin quang lượng tử, sử dụng nguyên lý chồng chập lượng tử xác định các quỹ đạo có thể của một photon trong chùm ánh sáng, sau đó xếp chúng theo thứ tự xác suất xuất hiện.
Các nhà “tiên tri” máy tính
Con người dành một phần đáng kể thời gian để đưa ra quyết định dựa trên kết quả mong đợi hoặc lý thuyết. Chẳng hạn, khi nghe thấy đồng hồ hẹn giờ tắt bếp, chúng ta kiểm tra bếp vì kết quả tiềm năng của việc bỏ qua tín hiệu báo giờ là thực phẩm bị cháy.
Khi lấy thực phẩm đã nấu chín ra khỏi lò, chúng ta chọn không lấy chảo hoặc khay bằng tay trần vì có thể dự đoán rằng vật nóng sẽ làm bỏng da.
Kiểu ra quyết định này rất dễ thực hiện, bởi con người có thể dựa vào dữ liệu có sẵn. Nhưng trong thế giới của máy tính không chỉ có một số ít lựa chọn.
Con người phải đối đầu với các vấn đề dữ liệu quy mô lớn, chẳng hạn như làm thế nào để tối ưu hóa những dự đoán quy trình ngẫu nhiên. Đây là những hệ thống có các biến ngẫu nhiên, vì vậy không thể biết trước kết quả đầu ra mà phải sử dụng thuật toán để giải quyết.
Nhóm nghiên cứu đã thành công trong việc xác định các quỹ đạo có thể của một photon trong chùm ánh sáng, sau đó xếp chúng theo thứ tự xác suất xuất hiện.
“Khi nghĩ về tương lai, chúng ta phải đối mặt với rất nhiều khả năng. Những khả năng này tăng theo cấp số nhân khi đi sâu vào dự đoán tương lai.
Chẳng hạn, khi chỉ có hai khả năng để lựa chọn mỗi phút, trong vòng chưa đầy nửa giờ, sẽ có 14 triệu kết quả có thể xảy ra. Trong vòng chưa đầy một ngày, lượng kết quả sẽ vượt quá số lượng nguyên tử trong vũ trụ”, trợ lý giáo sư Mile Gu của NTU Singapore, người thực hiện thí nghiệm cho biết.
Do đó, các nhà vật lý và chuyên gia máy học đang nghiên cứu giải pháp lượng tử cho những vấn đề vượt ra ngoài giới hạn của máy tính cổ điển (không đủ bộ nhớ hoặc bộ nhớ không đủ nhanh).
Thời đại của máy tính lượng tử
Các nhà nghiên cứu về máy học thường tập trung nỗ lực kết hợp giữa phần cứng máy tính mạnh mẽ (thường sử dụng hàng nghìn GPU hoặc CPU cùng lúc để đào tạo các hệ thống chạy thuật toán dự đoán), và phát triển thuật toán mạnh hơn để giải quyết các bài toán có hàng triệu biến số như một mạng nơ-ron nhân tạo.
Điện toán lượng tử cho phép chúng ta giải được nhiều biến số hơn với ít sức mạnh hơn. Các nhà khoa học tin rằng những hệ thống lượng tử sẽ có lợi thế so với hệ thống cổ điển.
Chúng sẽ vượt qua các giới hạn của hệ thống tính toán nhị phân vốn chỉ có 1 và 0, bởi thực tế có vô số trạng thái giữa 1 và 0. Ngoài ra, các máy tính lượng tử còn giúp cải thiện năng lực tính toán và tối ưu hóa bộ nhớ.
Công việc của nhóm có ý nghĩa sâu rộng đối với lĩnh vực AI, đặc biệt là học sâu (deep learning). Nó có thể được sử dụng để cải thiện đáng kể thời gian đào tạo các mạng nơ-ron nhân tạo xử lý ngôn ngữ tự nhiên, nhận dạng hình ảnh và các ứng dụng AI thông thường khác.
Theo các nhà nghiên cứu, việc tiên đoán quỹ đạo photon thành công đã xác minh lợi thế của các máy tính lượng tử. Kỹ thuật này có khả năng làm giảm dung lượng cần thiết của bộ nhớ máy tính trong việc mô phỏng các quá trình ngẫu nhiên, đồng thời cung cấp công cụ cho lĩnh vực trí tuệ nhân tạo lượng tử.
Hiện thiết bị thử nghiệm chỉ có thể mô phỏng 16 khả năng tương lai. Nhưng theo lý thuyết, các thuật toán có thể mở rộng đến vô hạn.
