Pesquisadores de Bristol desenvolvem algoritmos para formular sistemas quânticos

'Como os modelos hamiltonianos sustentam o estudo e a análise de processos físicos e químicos, é crucial que eles sejam fiéis ao sistema que representam ', dizem os pesquisadores,' entretanto, formular e testar hamiltonianos candidatos para sistemas quânticos a partir de dados experimentais é difícil, porque não se pode observar diretamente quais interações estão presentes. '

'Aqui, propomos e demonstramos um protocolo automatizado para superar esse desafio, projetando um agente que explora o aprendizado de máquina não supervisionado. Primeiro mostramos as capacidades de nossa abordagem para inferir o Hamiltoniano correto ao estudar uma configuração de centro de vacância de nitrogênio. Em simulações preliminares, o modelo exato é conhecido e inferido corretamente com taxas de sucesso de até 59%. '

'Ao usar dados experimentais, 74% das instâncias de protocolo recuperam modelos que são considerados plausíveis. Sistemas multi-spin simulados, caracterizados por um espaço de 10¹⁰ modelos possíveis, também são investigados através da incorporação de um algoritmo genético em nosso protocolo, que identifica o modelo alvo em 85% dos casos. '

'O desenvolvimento de agentes automatizados, capazes de formular e testar hipóteses de modelagem a partir de suposições anteriores limitadas, representa um passo fundamental para a caracterização de grandes sistemas quânticos.'

O algoritmo pode ser usado para auxiliar na caracterização automatizada de novos dispositivos, como sensores quânticos.

“Combinando o poder dos supercomputadores de hoje com o aprendizado de máquina, fomos capazes de descobrir automaticamente a estrutura dos sistemas quânticos. À medida que novos computadores / simuladores quânticos se tornam disponíveis, o algoritmo se torna mais interessante: primeiro, ele pode ajudar a verificar o desempenho do próprio dispositivo e, em seguida, explorar esses dispositivos para compreender sistemas cada vez maiores ”, diz o pesquisador Brian Flynn.