Komputery kwantowe pomocne w prognozowaniu pogody? Niekoniecznie

Komputery kwantowe nie do wszystkich zastosowań. Oto dowód

Naukowcy wykorzystali procesor kwantowy do symulacji danych pogodowych. Okazało się, że wcale nie poradził sobie on lepiej od sprawnie wytrenowanej sieci neuronowej.

Komputery kwantowe nie wyprą klasycznych komputerów, ale staną się użyteczne w przypadku wąskich zastosowań. W niektórych przypadkach będą jednak bezużyteczne. Rigetti – start-up zajmujący się obliczeniami kwantowymi – postanowił sprawdzić, jak przyszłe komputery kwantowe mogą radzić sobie z analizą danych pogodowych.

Jak przewidzieć pogodę?

Prognozowanie pogody jest jednym z najtrudniejszych zadań na świecie, do których są wykorzystywane najpotężniejsze superkomputery. Naukowcy trenują sieci neuronowe na obszarach z kompletnymi danami pogodowymi, a wyciągnięte wnioski starają się przenieść na miejsca ze szczątkowymi informacjami. Dobrze wytrenowana sieć neuronowa może stworzyć prawdopodobną mapę radarową pogody na podstawie obrazów chmur pochodzących z obserwacji satelitarnych czy danych o uderzeniach piorunów.

Czytaj też: Dubaj steruje pogodą za pomocą dronów

W typowej sieci neuronowej warstwa „neuronów” wykonuje operacje przed przekazaniem ich wyników do kolejnej warstwy. Sieć „uczy się” zmieniając siłę połączeń między jednostkami w różnych warstwach. W procesorze kwantowym, każdy kubit może wykonać odpowiednik jednej operacji. Kubity także dzielą między sobą połączenia, a ich siła może być regulowana. Inżynierowie Rigetti zaobserwowali, że można zaimplementować i wytrenować sieć neuronową na procesorze kwantowym.

Naukowcy zbudowali 32-kubitowy procesor kwantowy i eksperymentowali z wieloma sposobami wykorzystania procesora kwantowego jako części mieszanego systemu kwantowo-klasycznego. Był on mniej lub bardziej skuteczny w analizie różnych aspektów danych pogodowych. Skuteczność procesora kwantowego była porównywalna z klasyczną siecią neuronową, jeżeli chodzi o rekonstrukcję danych dotyczących wyładować atmosferycznych.

Czytaj też: Odkrywają nieznane wcześniej matematyczne wzory. Uczenie maszynowe kluczem do sukcesu

Eksperymenty przeprowadzone przez inżynierów Rigetti nie wykazały rzeczywistej przewagi wydajnościowej procesora kwantowego nad siecią neuronową podczas analiz pogodowych. To potwierdza, że komputery kwantowe nie są idealne do wszystkich zadań i pozostaną dziedziny, w których to klasyczne operacje obliczeniowe będą mieć przewagę.