拥抱量子世界:人工智能将负责开发量子计算机

虽然量子物理涉及“微观物理学”,但测量量子系统是不小的壮举。为了让事情变得简单,研究人员转向人工神经网络和机器学习。

如此之小,如此难以捉摸

如果你不是物理学家,那么“量子”的概念可能会让你困惑。但即使对专家而言,量子世界也可能很复杂。幸运的是,人工智能现在可以更轻松地测量量子系统。

在科学中,“量子”一词是指可以操纵和观察的最小物质或物理实体。量子物理学,是指颗粒非常小,以至于无法进行研究,正如我们所用常规的事情做的物理过程。这是因为量子粒子可以表现为粒子或波。

科学家认为量子系统具有不同的配置,但是在研究时,它们往往只变成一个。它可以在运动或不运动,可以说是存在或死亡。 为了分析其他可能的配置,必须一次又一次地进行测量。

由于人工智能的诞生,现在可以轻松完成一项繁琐的任务。根据发表在《自然物理学》杂志上的一项研究, 即使数据有限,机器学习也可以有效地重建量子系统。

“我们已经证明,机器智能能够以一种紧凑的方式捕捉到量子系统的本质,”纽约Flatiron研究所计算量子物理中心的副研究员、研究员Giuseppe Carleo在一次新闻发布会上说。“我们现在可以有效地扩展实验的能力。”

量子系统的量化

就像在每个机器学习模型中一样,研究人员用实验量子系统测量数据来训练他们的软件。有了足够的信息,神经网络能够非常准确地重建自己的系统。

测试表明,人工智能可以产生一个量子系统,即制定各种配置,比传统方法快得多。例如,AI重建了一个量子系统,其中八个电子自旋只需要大约100个测量值。使用传统的蛮力方法,相同的精确度将需要近100万次测量。

除了显著减少模拟量子系统所需的时间量之外,人工智能还将推动量子力学应用的发展。“我们可以使用我们在其他环境下开发的方法,”Carleo解释说。“有一天,我们可能会有一辆受量子力学启发的自动驾驶汽车,谁知道呢。”

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