Zürcher Physiker machen Quantensysteme verständlicher

Zürich - Das Verhalten von Quantensystemen lässt sich nur mir sehr grossem rechnerischen Aufwand berechnen. Forscher an der ETH haben diesen Aufwand nun mit einem selbstlernenden Programm vereinfacht. Dies dürfte auch beim Bau von Quantencomputern helfen.

Selbst mit einem Supercomputer in der Grösse der Erde könnte das Verhalten von Quantensystemen mit mehr als 100 Teilchen nicht mehr berechnet werden, erklärt die Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH) in einer Medienmitteilung. Genau solche Berechnungen wären jedoch etwa für Anwendungen in der Materialforschung oder beim Bau von Quantencomputern wünschenswert. Forscher der ETH haben nun eine Möglichkeit gefunden, mit der sich die mathematische Komplexität vereinfachen lässt.

Die Methode der Forscher basiert auf lernfähigen Computersystemen. Diese haben die Forscher so trainiert, dass sie nach einer gewissen Zeit erkennen konnten, welche Parameter im unübersichtlichen Gleichungssystem wichtig sind und welche vernachlässigt werden können. So entstanden letztendlich vereinfachte Gleichungen, mit denen sich auch grössere Systeme berechnen liessen.

Die Methode der Forscher heisst reinforcement learning und wurde bereits beim Computerprogramm AlphaGo angewendet, das den weltbesten Go-Spieler besiegen konnte. Der Trick dabei ist, dass dem Programm nicht gezeigt wird, welche Aktionen sich für welche Situationen am besten eignen. Der Rechner muss stattdessen selber herausfinden, welcher Schritt den grössten Erfolg bringt.

„Mit dem neuen Ansatz lassen sich Quantensysteme mit mehr als 100 Teilchen beschreiben, und das mit vernünftigem Rechenaufwand“, hält die ETH fest. Die Forscher wollen nun untersuchen, wo die Grenzen dieses Ansatzes liegen.  ssp

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