Onderzoekers hebben kwantumgoud gevonden - en een nieuw woord gemaakt - door machine learning in te schakelen om efficiënt door een 20-dimensionale kwantumschatkaart te navigeren.

Natuurkundige Dr. Markus Rambach van het ARC Center of Excellence for Engineered Quantum Systems (EQUS) aan de Universiteit van Queensland zei dat het team in staat was om onbekende kwantumtoestanden sneller en nauwkeuriger te vinden. met behulp van een techniek die zelfgeleide tomografie wordt genoemd.

Het team introduceerde ook de 'quvigint', wat lijkt op een qubit (de kwantumversie van een klassiek bit dat de waarden '0' of '1' aanneemt), behalve dat het niet twee, maar 20 mogelijke waarden.

Dr. Rambach zei dat hoogdimensionale kwantumtoestanden zoals quvigints ideaal waren voor het veilig opslaan en verzenden van grote hoeveelheden informatie.

Echter, het vinden van onbekende toestanden wordt steeds moeilijker in hogere dimensies, omdat dezelfde schaal die kwantumapparaten hun kracht geeft, ook ons ​​vermogen om ze te beschrijven beperkt.

Hij zei dat dit probleem verwant was aan het navigeren door een hoogdimensionale kwantumschatkaart.

"We weten waar we zijn, en dat er een schat is, maar we weten niet welke weg we moeten gaan om er te komen, "Zei Dr. Rambach.

"Met behulp van standaard tomografie, dit probleem zou worden opgelost door eerst te bepalen in welke richtingen je moet kijken om ervoor te zorgen dat je de hele kaart bedekt, vervolgens het verzamelen en opslaan van alle relevante gegevens, en tot slot de gegevens verwerken om de schat te vinden.

"In plaats daarvan, met behulp van zelfgeleide tomografie, we kiezen willekeurig twee richtingen, probeer ze allebei, kies degene die ons dichter bij de schat brengt op basis van aanwijzingen van het machine learning-algoritme, en herhaal dit totdat we het bereiken.

"Deze techniek bespaart enorm veel tijd en energie, wat betekent dat we de schat - de onbekende quvigint - veel sneller en gemakkelijker kunnen vinden."

Om de techniek te illustreren, het team simuleerde een quvigint die door de atmosfeer reisde, zoals het zou zijn wanneer het wordt gebruikt om kwantuminformatie tussen twee punten op aarde of naar een satelliet te verzenden.

Terwijl de quvigint reist, het wordt gewijzigd door atmosferische turbulentie.

Standaard tomografie is erg gevoelig voor dit soort ruis, maar door zelfgeleide tomografie te gebruiken, kon het team de originele quvigint met hoge nauwkeurigheid reconstrueren.

Dr. Jacq Romero, ook bij EQUS en UQ, zei zelfgeleide tomografie was in tegenstelling tot andere methoden voor het vinden van onbekende kwantumtoestanden.

"Zelfgeleide tomografie is efficiënt, nauwkeurig, robuust tegen ruis en gemakkelijk schaalbaar tot hoge afmetingen, zoals quvigints, ' zei dokter Romero.

"Zelfgeleide tomografie is een robuuste tomografiemethode die agnostisch is voor het fysieke systeem, dus het kan ook worden toegepast op andere systemen zoals atomen of ionen."

De studie is gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven .