KVANTNA računala više nisu samo strojevi za obradu brojeva, već postaju sposobna i za logičko matematičko zaključivanje. Znanstveni tim sa sveučilišta Zhejiang i Tsinghua u Kini uspio je pomoću 121-kubitnog kvantnog procesora dokazati dva matematička teorema, od kojih je jedan bio zadatak s Međunarodne matematičke olimpijade iz 1978. godine, piše Science Alert.

Ključni element ovog postignuća nije točnost rješenja, koje je već bilo poznato, niti brzina izvođenja, jer klasična računala takve probleme rješavaju vrlo brzo. Značaj leži u činjenici da je kvantni hardver po prvi put korišten za izvođenje ovakvih logičkih zaključaka. To pokazuje da bi kvantna računala mogla prerasti ulogu iznimno naprednih kalkulatora i postati sustavi sposobni za logičko rezoniranje, polazeći od zadanih pravila i slijedeći provjerljive korake do konačnog rezultata.

Od geometrije do olimpijskog zadatka

Prvi dokazani teorem bio je test iz kvantne algebre. Zadatak je bio dokazati da se dijagonale kvadrata sijeku pod pravim kutom. Znanstvenici su to postigli na kvantnom sustavu primjenom hibridne verzije poznate Wuove metode.

Nakon toga, pristupili su rješavanju složenijeg geometrijskog problema s Olimpijade, koji uključuje trokute i kružnice koje se sijeku. Za taj teorem tim je koristio pristup simboličkog traženja dokaza, gdje su kvantni krugovi predlagali, primjenjivali i procjenjivali logičke korake potrebne za dolazak do točnog zaključka.

"U našem radu izvještavamo o eksperimentalnoj realizaciji automatiziranog dokazivanja geometrijskih teorema na potpuno programabilnom supravodljivom kvantnom procesoru", navode istraživači. "Kao primjere, na procesoru smo dokazali dva teorema: onaj o okomitosti dijagonala kvadrata i geometrijski problem s Međunarodne matematičke olimpijade iz 1978."

Potencijal za umjetnu inteligenciju

Sam proces, poznat kao automatizirano dokazivanje teorema, nije novost. Inovacija je u tome što takvi procesi, koji se sastoje od apstraktnih koncepata, algebarskih formula i logičkih nizova, mogu funkcionirati na kvantnom procesoru.

Dosad nije bilo eksperimentalno potvrđeno je li moguće kvantne krugove kodirati na ovaj način zbog poznatih problema sa šumom i nestabilnošću kubita. Ovo otkriće važno je za razvoj umjetne inteligencije i matematike, a tim je pri dokazivanju drugog teorema koristio i pojednostavljene tehnike strojnog učenja kako bi potvrdio ispravnost koraka u rješavanju problema.

"Naši rezultati na eksperimentalnoj razini potvrđuju da je automatizirano logičko zaključivanje izvediv zadatak za kvantne procesore bliske budućnosti te pružaju konkretan put prema kvantno poboljšanoj simboličkoj inteligenciji", ističu istraživači.

Dokaz koncepta i budući koraci

Budući da nitko prije nije uspio dokazati teoreme na ovaj način, ovo istraživanje predstavlja tek početni, ograničeni dokaz koncepta. Problemi koji su rješavani relativno su jednostavni, a proces je bio strogo vođen.

Daljnji napredak ovisit će o razvoju boljeg kvantnog hardvera, koji je potreban za obradu složenijih geometrijskih izraza. Zahvaljujući superpoziciji, kubiti mogu obavljati eksponencijalno više operacija od bitova u klasičnim računalima, pa bi uspješnim skaliranjem ove tehnologije kvantni sustavi i umjetna inteligencija mogli dosegnuti nove razine matematičkih sposobnosti.

"Trenutni eksperimenti ograničeni su na manje polinomijalne primjere i uzak skup simboličkih odnosa. Stanje dokaza mjeri se i ponovno priprema između svakog kruga zaključivanja", objašnjavaju znanstvenici. "Ta ograničenja posljedica su dostupnih hardverskih resursa, a ne same metodologije."

Istraživanje još nije prošlo znanstvenu recenziju, ali je dostupno kao predradnja na repozitoriju arXiv.