L’IA aide à collecter le «cerveau» d’un futur ordinateur quantique

Les outils d’intelligence artificielle (IA) aident de plus en plus les chercheurs à rédiger des articles, à mettre en œuvre des revues de littérature et même à concevoir des expériences de laboratoire. Les chercheurs peuvent désormais ajouter une optimisation du calcul quantique à la liste.

Une équipe a utilisé un modèle d’IA pour calculer la meilleure façon de rassembler rapidement une grille d’atomes qui peuvent un jour servir de «cerveau» sur un ordinateur quantique. Pour montrer à quelle vitesse le modèle peut mélanger les atomes, l’équipe a également utilisé le système pour créer une petite animation du chat de Schrödinger. Le travail a été signalé la semaine dernière Lettres d’examen physique¹.

Le co-auteur de l’enquête, Jian-Wei Pan, physicien à l’Université des sciences et de la technologie de Chine à Hefei, a déclaré que l’équipe s’est intéressée à utiliser l’IA pour accélérer le bâtiment de ces «nucléaires neutres» après que l’un de ses anciens étudiants ait obtenu un emploi dans une IA-laboratoire. “L’IA pour la science apparaît comme un puissant paradigme pour s’attaquer aux problèmes scientifiques complexes”, dit-il. L’un des principaux défis de l’utilisation des tableaux d’atomes pour le calcul quantique fonctionne, comment les réorganiser d’une manière efficace, rapide et évolutive “, explique Pan. L’IA a résolu ce problème pour l’équipe – et l’a fait rapidement.

Jouer avec des atomes

Les ordinateurs classiques effectuent des opérations à l’aide de chiffres binaires ou de bits codés en 1 ou 0. Les ordinateurs quantiques utilisent des qubits, qui peuvent être placés dans une «superposition» où les deux états – 1 et 0 – se trouvent simultanément. Les calculs impliquent l’enthousiasme des qubits, ce qui signifie que leurs États sont attachés.

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Les chercheurs ont créé des Quubits avec des matériaux tels que des circuits supraconducteurs, capturé des ions et des grilles d’atomes neutres qui sont appréciés pour leur capacité à maintenir leur état quantique pendant une période relativement longue. Pour utiliser les atomes comme qubits, les scientifiques les attrapent avec des lumières laser, puis stockent des informations quantiques au niveau d’énergie de leurs électrons.

L’espoir est que si vous utilisez suffisamment d’atomes, un ordinateur quantique surmontera un jour les erreurs qui affligent souvent ces systèmes – et finiront par effectuer des calculs qui ne sont pas possibles pour les ordinateurs classiques.

Pan et ses collègues ont formé leur modèle d’IA en montrant comment différentes distributions d’atomes de rubidium pourraient être poussées dans une série de configurations de grille en utilisant différents modèles de lumière laser. Selon les placements de départ des atomes, le modèle pourrait alors découvrir rapidement le bon motif de lumière nécessaire pour les réorganiser en une sélection de formes 2D et 3D.

Les chercheurs ont utilisé leur modèle pour rassembler un certain nombre de 2 024 atomes de rubidium de seulement 60 millisecondes. En revanche, un autre groupe a rassemblé environ 800 atomes neutres l’année dernière²Mais sans l’utilisation de l’IA, il a pris une seconde entière. Pour la vidéo de Schrödingers Cat, le système d’IA a demandé à la lumière laser de déplacer les atomes pour créer les motifs souhaités. Les atomes sont devenus visibles lorsqu’ils émettent de la lumière en réponse aux impulsions laser.

Étendue

La création du bon motif de lumière ou d’hologramme qui dicte comment organiser des réseaux nucléaires neutres impliquent généralement une série de calculs minutieux. “Et faire ces calculs lorsque vous agrandissez de plus en plus, peut prendre beaucoup de temps”, explique Mark Saffman, physicien de l’Université du Wisconsin – Madison. Par conséquent, beaucoup de ses collègues ont été “vraiment impressionnés par ce travail que j’étais”.