Saggio, V. und Asenbeck, B. E. und Hamann, A. und Strömberg, T. und Schiansky, P. und Dunjko, V. und Friis, N. und Harris, N. C. und Hochberg, M. und Englund, D. und Wölk, Sabine Esther und Briegel, H. J. und Walther, P. (2021) Experimental quantum speed-up in reinforcement learning agents. Nature, 591 (7849), Seiten 229-233. Nature Publishing Group. doi: 10.1038/s41586-021-03242-7. ISSN 0028-0836.
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Offizielle URL: http://dx.doi.org/10.1038/s41586-021-03242-7
Kurzfassung
As the field of artificial intelligence advances, the demand for algorithms that can learn quickly and efficiently increases. An important paradigm within artificial intelligence is reinforcement learning, where decision-making entities called agents interact with environments and learn by updating their behaviour on the basis of the obtained feedback. The crucial question for practical applications is how fast agents learn. Although various studies have made use of quantum mechanics to speed up the agent's decision-making process, a reduction in learning time has not yet been demonstrated. Here we present a reinforcement learning experiment in which the learning process of an agent is sped up by using a quantum communication channel with the environment. We further show that combining this scenario with classical communication enables the evaluation of this improvement and allows optimal control of the learning progress. We implement this learning protocol on a compact and fully tunable integrated nanophotonic processor. The device interfaces with telecommunication-wavelength photons and features a fast active-feedback mechanism, demonstrating the agent's systematic quantum advantage in a setup that could readily be integrated within future large-scale quantum communication networks.
elib-URL des Eintrags: | https://elib.dlr.de/141373/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Dokumentart: | Zeitschriftenbeitrag | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Titel: | Experimental quantum speed-up in reinforcement learning agents | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Autoren: |
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Datum: | März 2021 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Erschienen in: | Nature | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Referierte Publikation: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Open Access: | Nein | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gold Open Access: | Nein | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In SCOPUS: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In ISI Web of Science: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Band: | 591 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.1038/s41586-021-03242-7 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Seitenbereich: | Seiten 229-233 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Verlag: | Nature Publishing Group | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 0028-0836 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Status: | veröffentlicht | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stichwörter: | Quantum reinforcement learning | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Forschungsbereich: | Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Programm: | Raumfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Programmthema: | keine Zuordnung | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Schwerpunkt: | Raumfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Forschungsgebiet: | R - keine Zuordnung | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben): | R - keine Zuordnung | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Standort: | Ulm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Institute & Einrichtungen: | Institut für Quantentechnologien > Theoretische Quantenphysik | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hinterlegt von: | Wölk, Sabine Esther | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hinterlegt am: | 16 Mär 2021 14:45 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Letzte Änderung: | 16 Mär 2021 14:45 |
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