Robo­ter ler­nen schnel­ler mit Quan­ten­tech­nolo­gie

Die Uni Innsbruck und andere Institutionen kombinieren KI und Quantenphysik mit ihren leistungsfähigen Algorithmen. [...]

In einer internationalen Zusammenarbeit unter der Leitung von Philip Walther gelang es einem Team experimenteller Physikerinnen und Physikern der Universität Wien gemeinsam mit Theoretikerinnen und Theoretikern der Universität Innsbruck, der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, der Universität Leiden und des Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt eine Beschleunigung der Lernzeit des Roboters erstmalig experimentell unter Beweis zu stellen, so eine Aussendung der Universität Innsbruck. 

Das Team nutzte dazu einzelne Photonen, die fundamentalen Teilchen aus Licht, die in einem integrierten photonischen Quantenprozessor eingekoppelt waren, der vom Massachusetts Institute of Technology entwickelt wurde. Dieser Prozessor wurde als Roboter und zur Umsetzung der Lernaufgaben verwendet. Hier konnte der Roboter lernen, die einzelnen Photonen in eine vordefinierte Richtung zu lenken. »Das Experiment konnte zeigen, dass die Lernzeit deutlich verringert wird – verglichen mit dem Fall, in dem keine Quantenphysik angewendet wird«, erläutert Valeria Saggio, Erstautorin der Veröffentlichung.

Das Experiment lässt sich als Roboter an einer Wegkreuzung vorstellen, der die Lernaufgabe erhält, immer links abzubiegen. Der Roboter kann eine der bekanntesten und seltsamsten Eigenschaften der Quantenphysik nutzen, das sogenannte Superpositionsprinzip. Dieses lässt sich so verstehen, dass der Roboter gleichzeitig nach links und rechts abbiegt. »Diese Eigenschaft ermöglicht die Umsetzung eines Quantensuchalgorithmus, der die Anzahl der Versuche verringert, den richtigen Weg zu lernen. Deshalb kann ein Roboter, der in einer Quantenumgebung agiert, erheblich schneller lernen als sein klassisches Gegenstück«, sagt Hans Briegel, der die theoretischen Ideen zu lernfähigen Quantenagenten mit seiner Gruppe an der Universität Innsbruck entwickelt hat.