Ngày càng rõ ràng rằng máy tính lượng tử sẽ trở nên vượt trội hơn so với phần cứng cổ điển. Thay vào đó, chúng ta có thể thấy chúng trở nên hữu ích cho một loạt vấn đề hẹp và sau đó dần dần mở rộng ra từ đó với phạm vi tính toán ngày càng tăng. Câu hỏi rõ ràng trở thành một trong những nơi mà tiện ích sẽ được nhìn thấy đầu tiên.
Công ty khởi nghiệp điện toán lượng tử Rigetti hiện đã có một sách trắng xác định, ít nhất là về mặt lý thuyết, một trường hợp khi phần cứng lượng tử nên mang lại lợi thế. Và nó thực sự hữu ích: thay thế mạng nơ-ron được sử dụng để phân tích dữ liệu thời tiết.
Thời tiết thế nào?
Vấn đề mà những người ở Rigetti xem xét liên quan đến việc lấy một phần dữ liệu thời tiết và suy ra phần còn lại trông như thế nào. Nhiều khu vực trên hành tinh này không được bao phủ tốt, và vì vậy chúng tôi chỉ nhận được một phần thông tin về điều kiện địa phương. Và, nếu chúng ta có những thứ như máy bay thương mại đi qua những khu vực xa xôi nói trên, chúng ta thường muốn có một bức tranh đầy đủ hơn về điều kiện ở đó.
Để xử lý điều này, mọi người đã đào tạo mạng lưới thần kinh trên các khu vực mà chúng tôi có dữ liệu thời tiết đầy đủ hơn. Sau khi được huấn luyện, hệ thống có thể được cung cấp một phần dữ liệu và suy ra phần còn lại có khả năng như thế nào. Ví dụ, hệ thống được đào tạo có thể tạo ra một bản đồ radar thời tiết có khả năng sử dụng những thứ như hình ảnh đám mây vệ tinh và dữ liệu về các vụ sét đánh.
Đây chính xác là loại điều mà mạng nơ-ron làm tốt: nhận dạng các mẫu và suy ra các mối tương quan.
Điều thu hút sự chú ý của nhóm Rigetti là thực tế là các mạng nơ-ron cũng ánh xạ tốt lên các bộ xử lý lượng tử. Trong một mạng nơ-ron điển hình, một lớp “nơ-ron” thực hiện các hoạt động trước khi chuyển tiếp kết quả của nó đến lớp tiếp theo. Mạng “học” bằng cách thay đổi độ mạnh của các kết nối giữa các đơn vị trong các lớp khác nhau. Trên bộ xử lý lượng tử, mỗi qubit có thể thực hiện tương đương với một phép toán. Các qubit cũng chia sẻ kết nối với nhau và độ mạnh của kết nối có thể được điều chỉnh. Vì vậy, có thể triển khai và đào tạo mạng nơ-ron trên bộ xử lý lượng tử.
Có thể tốt hơn
Một cách thuận tiện, một số nhà nghiên cứu tại Google đã tìm ra một số liệu cho phép so sánh các AI được triển khai trên phần cứng cổ điển và phần cứng lượng tử. Và Rigetti đã xây dựng một bộ xử lý lượng tử 32 qubit, vì vậy nó có khả năng thực hiện phép so sánh. Và, dựa trên số liệu đó, có ít nhất một số trường hợp khi một hệ lượng tử sẽ hoạt động tốt hơn một hệ thống cổ điển.
Tuy nhiên, chính xác những trường hợp đó là gì vẫn chưa rõ ràng. Vì vậy, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm một số cách sử dụng bộ xử lý lượng tử của họ như một phần của hệ thống lượng tử / cổ điển hỗn hợp. Họ nhận thấy rằng hệ thống này đã thành công ít nhiều đối với các khía cạnh khác nhau của dữ liệu thời tiết. Ví dụ, khi sử dụng bộ xử lý lượng tử để tái tạo lại dữ liệu sét, họ nhận thấy nó hoạt động tốt hơn ở độ cao thấp hơn nhưng nhìn chung có thể so sánh được với mạng nơ-ron cổ điển.
Trong một thử nghiệm riêng biệt, họ chỉ đơn giản là thay thế mạng nơ-ron bằng các qubit. Đối với dữ liệu sét, phiên bản lượng tử tốt hơn phiên bản cổ điển. Tuy nhiên, các bảng đã được lật lại khi nó được thử nghiệm dựa trên dữ liệu vệ tinh, nơi các hệ thống cổ điển chính xác hơn.
Điều quan trọng cần nhấn mạnh là không có điểm nào hệ thống lượng tử cho thấy lợi thế về hiệu suất thực tế so với các phương pháp hiện có để chạy loại phân tích thời tiết này; phát hiện quan trọng ở đây là dấu hiệu cho thấy có thể có hiệu suất tốt hơn. Như bản thân các nhà nghiên cứu của Rigetti lưu ý, “Những kết quả này là bằng chứng ban đầu cho thấy dữ liệu trong các bài toán [máy học] trong thế giới thực — ở đây là dữ liệu thời tiết chiều cao — có thể có cấu trúc về mặt lý thuyết tương thích với lợi thế lượng tử.”
Khả năng của họ để thực hiện các phần phân tích trên phần cứng lượng tử với kết quả tốt cho thấy rằng không có rào cản nào đối với việc tích hợp các phương pháp lượng tử vào loại phân tích này. Mặc dù đây không phải là loại đột phá có xu hướng thu hút sự chú ý, nhưng đó là loại công việc khó khăn cần thiết để đưa điện toán lượng tử phát huy hết tiềm năng của nó.
Theo: Arstechnica.
