量子计算机未来有望在人工智能领域发挥作用

大部分人都认为量子计算机是完全没有可能出现在现实工作中实际工作的。本月MIT计算机科学家Scott Aaronson与理论物理学家Joy Christian还就量子计算机能否制造出来赌注20万美金。

一般来说，传统计算机采用的是0与1的二进制计算，二进制很容易以电路的开与关，或者高电平与低电平表示。而量子计算则用一个个量子态代替了传统计算机的二进制计算位，称之为“量子位”(qubit)。量子态除了以正向和反向自旋代表0与1外，还存在两者之间的多种状态，称之为“叠加态”，这使得同时计算能力比传统计算机有极大的提升。但是一直以来最大的问题在于，量子计算机的核心，即用于运算的量子态本身极易受到扰动，使得计算过程和结果报废。所以关键就在于如何找到一种方法，使得量子系统不受外界因素的扰乱。

为实现量子退火，研究人员首先调整8个量子位，使其排成一列。由于量子自旋会产生有方向性的磁场，研究人员得以让每一个量子位的磁场和它左右相邻的两个保持同一方向（向上或者向下）。然后，研究人员把两端的量子位调整为反向，并允许中间6个量子位根据它们各自相邻的另外两个，重新调整自旋方向。由于外力强制了那两个量子位反向旋转，这一调整过程最终变成一个“受阻”的磁体阵列。然后，通过向同一方向倾斜量子位并升高能垒，研究人员最终使得该系统导向了一种特殊的受阻自旋阵列，即为基态。

量子位可以通过两种方式改变自旋方向：通过量子力学隧道机制，以及通过经典热运动的性质。由于加热会破坏量子位的量子性质，研究人员必须展示一种纯粹通过量子隧道效应，使得自旋反转的方法。他们对系统施以激光冷却，直到隧道和热运动导致的转换都已经停止，量子位被“冻结”。通过在不同温度下重复这一过程，研究人员就能够确定如何只使用隧道效应完成量子退火了。

未来的量子计算机几乎在瞬间就能从最大的数据库中找出重要信息。随着全球存储的电子数据呈指数级增长，该技术将让人们更轻易地精确搜寻自己想要的信息。根据量子物理的反直觉规则处理数据。量子物理的反直觉规则指的是单个亚原子粒子可以同时出现在多个地方。这种性能将使得量子计算机处理信息的数量和速度远超过传统的超级电脑。但是在量子计算变得实际可行之前，必须克服巨大的技术障碍。

根据研究人员解释，增加自旋的数量，可以使该系统提供一个物理上实际可行的方法来实现一些量子算法。研究人员目前正应对这一挑战，并计划将这一程式应用于，诸如机器学习和人工智能之类的领域。

文/csdn