Quantenrauschen verbessert überraschend die Leistung neuronaler Netze in Experiment auf drei Plattformen

Wissenschaftler des Joint Quantum Institute haben ein neuronales Netzwerk zur handschriftlichen Ziffernerkennung auf drei Quantenplattformen getestet: einem IBM-Supraleitercomputer und zwei Ionenfallen, die mit Mikrowellen oder Lasern gesteuert werden. Sie fügten während des Netzwerkbetriebs absichtlich Zufälligkeit durch Quantenmessungen hinzu und nutzten dabei die inhärente Unvorhersagbarkeit der Quantenüberlagerung. Auf allen drei Plattformen verbesserte eine moderate Dosis Quantenrauschen die Genauigkeit, während zu viel Rauschen sie verschlechterte. Bei bestimmten Bildern, die das Netzwerk konsequent falsch identifizierte, führte die Zugabe der richtigen Menge an Zufälligkeit auf der Ionenfalle fast immer und auf dem IBM-Computer in etwa 90 % der Fälle zu einer korrekten Erkennung. Die Forscher stellten fest, dass echte Quantenhardware Simulationen übertraf, und führen dies auf zusätzliches vorteilhaftes Hardware-Rauschen zurück. Als Nächstes planen sie, Quantenverschränkung in das Netzwerk einzubringen.