Исследователи из Института квантовых вычислений (IQC) Университета Ватерлоо обнаружили, что квантовые алгоритмы могут ускорить создание и использование генеративного искусственного интеллекта (ИИ).
В статье под названием «Выборка непрерывных потенциалов по Гиббсу на квантовом компьютере» Пуи Ронах, члена IQC и профессора кафедры физики и астрономии, и Арсалана Мотамеди, выпускника IQC и исследователя канадской компании Xanadu, занимающейся квантовыми вычислениями , рассматривается, как квантовые алгоритмы могут устранить узкие места в генеративном ИИ.
Статья опубликована в журнале Proceedings of Machine Learning Research .
Ронах говорит, что его работа сосредоточена на пересечении квантовой науки и искусственного интеллекта, а также на том, могут ли квантовые вычисления ускорить имитацию реальных закономерностей и явлений, как это сделали ученые, работающие в области искусственного интеллекта и машинного обучения.
«Мы обнаружили, что да, это возможно, но не для типичных задач генеративного ИИ в области компьютерного зрения и речи», — говорит Ронах. «Мы увидели более значительные ускорения для типов задач, имеющих периодические закономерности, например, при анализе молекулярной динамики».
Функция больших молекул, таких как белки, зависит от того, как они складываются в определенные трехмерные структуры, что делает поиск и генерацию этих структур жизненно важной проблемой в фармакологии. И современные передовые технологии используют генеративный ИИ для улучшения этого процесса.
Ронах говорит, что хотя квантово-механические эффекты обычно игнорируются в моделировании молекулярной динамики , они могут извлечь выгоду из квантовых вычислительных решений благодаря периодичности молекулярных углов связи. Множество других примеров проблем с такими периодическими структурами существуют в физике конденсированного состояния и квантовых теориях поля.
Ронах говорит, что одним из самых ярких примеров мощи квантовых компьютеров является криптография. Алгоритм Шора, как известно, использует периодичность, лежащую в основе проблемы факторизации, чтобы взломать шифрование RSA. Однако он поясняет, что это не практический пример использования сам по себе, а скорее демонстрация уникальных возможностей квантовых алгоритмов. В квантовых вычислениях есть настоящий потенциал, а не просто угроза информационной безопасности.
«Взлом — это пугающее последствие, которое подстегивает нашу срочность в изменении наших протоколов шифрования, а также наше любопытство относительно того, можно ли построить квантовые компьютеры», — говорит он. «Но вместо этого мы можем стремиться лучше моделировать молекулы, что приведет к разработке более совершенных материалов и лекарств, спасающих жизни. Это может стать очень экономически выгодным применением квантовых компьютеров в нашей повседневной жизни».
По его словам, изучение возможностей квантовых вычислений выходит за рамки мечтаний о будущем влиянии квантовых технологий.
«Именно здесь, я думаю, так важно найти полезные квантовые алгоритмы. Они могут рассказать нам больше о типах приложений, которые мы хотим запускать на компьютере, который пытаемся построить, чтобы мы могли более обоснованно проектировать и оптимизировать архитектуру компьютера и лучше планировать масштабную задачу по его созданию», — говорит Ронах.