Nový způsob přesného ovládání složitých fyzikálních systémů vyvinul absolvent magisterského programu na katedře optiky Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého Dominik Vašinka. Při modelování a optimálním řízení složitých systémů využil neuronové sítě a další pokročilé techniky strojového učení. Výsledky odborné práce publikoval časopis Physical Review Applied.
Složité fyzikální systémy vzdorující přesnému popisu jsou v přírodě velmi časté, a to napříč vědeckými obory. Odborníci přitom potřebují tyto systémy ovládat a používat je v řízeném režimu. Dominik Vašinka se zaměřil na kvantové systémy, jako jsou kvantové procesory a senzory. Ty mají potenciál výrazně předčit jejich klasické protějšky, avšak za předpokladu, že kvantový systém bude pod plnou kontrolou.
„S ohledem na složitost modelování kvantových systémů a jejich řízení je však požadavek plné kontroly často obtížně splnitelný. Výsledky mého výzkumu prováděného pod vedením Miroslava Ježka ukazují, že i obtížně modelovatelné systémy lze extrémně přesně řídit. Novou metodu tohoto tzv. obousměrného učení jsme experimentálně odzkoušeli na řízení kapalných krystalů. Ty se používají v displejích telefonů a televizí, ale pro přesné metrologické účely není jejich běžný popis dostačující,“ popsal svůj výzkum Dominik Vašinka. Na experimentálním ověření se podíleli doktorští studenti na katedře optiky přírodovědecké fakulty Martin Bielak a Michal Neset.
„Dominikův výsledek je jedním z několika prvních projektů kombinujících kvantovou fyziku a pokročilé statistické metody strojového učení řešených v naší výzkumné skupině. Projekt optimálního řízení je specifický v tom, že přesahuje oblast našeho obvyklého působení a jeho závěry najdou využití i mimo kvantovou optiku. Dominik pracoval v průběhu magisterského studia na dvou vědeckých problémech a jeden dovedl k publikovaným výsledkům ještě před obhájením své diplomové práce. Výsledky také prezentoval na více než deseti mezinárodních konferencích a školách,“ doplnil Miroslav Ježek.
Laboratoř kvantové optiky katedry optiky PřF UP
Odborný článek v časopise Physical Review Applied