量子人工知能
量子人工知能または量子AI(英: Quantum Artificial Intelligence)とは量子計算能力を活用した人工知能、または人工知能と量子計算能力の連携を模索する学術領域である。量子機械学習とも呼ばれる。
概要
[編集]量子コンピュータの計算能力と人工知能を組み合わせることにより行列乗算、回帰分析、その他統計処理の高速化が期待できる[1][2]。巡回セールスマン問題等の最適化問題にも適応できるとしている。
量子乱数発生器との組み合わせで、暗号技術の発展にも寄与する。将来的に量子コンピューターが素因数分解や離散対数問題,楕円曲線暗号を解いてしまうことが想定されるため、量子暗号やその他高度なプログラムをコーディングAIが自動生成し、耐量子暗号を実現させることも検討されている。サイバー攻撃の検知や自動防御にも応用可能であるとされる。
電気通信大学では1年生全員に学ばせる[3]。また、量子コンピュータの計算能力を脳神経のシミュレーションに適用することも検討されている。
畳み込みニューラルネット(CNN)に量子ゲート回路を組み込んだ、量子畳み込みニューラルネットワーク(QCNN)がハーバード大学によって提案されている。[4]マルチスケール エンタングルメント繰り込み分析と量子誤り訂正を組み合わせた。
大阪大学理学部では深層学習(DNN)の構造そのものを、超弦理論におけるホログラフィー原理と同等と見なし、量子情報からの時空創発に応用しようとしている。[5][6]
また、真に汎用的な演算を実行可能な量子コンピューターが実現された場合、人工知能が発案した仮説を、量子コンピューターを用いた化学・物理シミュレーションで検証するという一連の流れをAI駆動型科学としてループさせる構想が実現するものと予想されている。[7]
応用
[編集]- ロボット工学
- コンピュータビジョン
- 自然言語処理
- 機械学習
- 量子鍵配送
- データマイニング
- シミュレーション
- 人工意識
- 理論物理学
- 情報幾何学
- 数理最適化
- 計算論的神経科学
- 暗号理論
- テンソルネットワーク
他
脚注
[編集]- ^ “量子コンピュータと人工知能（AI）が出会うといかなる化学反応が生じるのか 〜初級編〜” (2019年3月14日). 2020年9月10日閲覧。
- ^ 西森秀稔,大関真之. 量子コンピュータが人工知能を加速する. 日経 BP, 2016.
- ^ “量子ＡＩを１年生全員に学ばせる“異色国立大"の狙い” (2020年5月6日). 2020年9月10日閲覧。
- ^ Cong, Iris; Choi, Soonwon; Lukin, Mikhail D. (2019-12). “Quantum Convolutional Neural Networks”. Nature Physics 15 (12): 1273–1278. doi:10.1038/s41567-019-0648-8. ISSN 1745-2473.
- ^ “深層学習と時空”. github,大阪大学理学部. 2022年11月29日閲覧。
- ^ “量子ビットの幾何学から重力へ”. 京都大学. 2022年11月29日閲覧。
- ^ “STI Hz Vol.8, No.4, Part.9:（ほらいずん）セミナーシリーズ「AIとデータで変わる科学と社会」理化学研究所 高橋恒一氏講演録 - 科学技術・学術政策研究所 (NISTEP)”. 科学技術・学術政策研究所 (NISTEP) - STI Hz Vol.8, No.4, Part.9:（ほらいずん）セミナーシリーズ「AIとデータで変わる科学と社会」理化学研究所 高橋恒一氏講演録 (2022年12月19日). 2024年3月21日閲覧。
参考
[編集]- Venegas-Andraca, Salvador Elías, and Sougato Bose. "Quantum computation and image processing: new trends in artificial intelligence." IJCAI. 2003.
- Aoun, Bassam, and Mohamad Tarifi. Quantum Artificial Intelligence. No. quant-ph/0401124. 2004.
- Aerts, Diederik, and Marek Czachor. "Quantum aspects of semantic analysis and symbolic artificial intelligence." Journal of Physics A: Mathematical and General 37.12 (2004): L123.
- Sgarbas, Kyriakos N. "The road to quantum artificial intelligence." arXiv preprint arXiv:0705.3360 (2007).
- Wichert, Andreas Miroslaus. Principles of quantum artificial intelligence. World scientific, 2013.
- Prati, Enrico. "Quantum neuromorphic hardware for quantum artificial intelligence." J. Phys.: Conf. Ser. Vol. 880. 2017.