新的物理AI可能是量子计算革命发生的关键

编译:Moily


量子计算是目前最令人兴奋的技术之一,但是它在量子物理学中的基础使得它很难理解,甚至更难做任何事情。然而,最近在物理学研究上的突破可能会改变所有这一切,并开始一场计算机革命。

这种情况不是第一次发生。

IBM的Thomas J Watson(Watson AI名字的命名人)在1943年曾发表过一个著名言论“我认为世界的计算机市场容量可能只有五台”。这大概是因为当时的一台计算机便填满了整个房间。

新的物理AI可能是量子计算革命发生的关键

最早的计算机

但是,随着世界上第一个微处理器的发展,情况在1971年发生变化。快进到1975年,MITS Altair 8800的诞生迎来了个人计算时代。它还激励了一位年轻的叫比尔•盖茨的人——他曾担任MITS的软件工程师——创建了一家名为微软的小型创业公司。

现在,我们与那些认为经典计算机永远不会流行的反对者已经相离几十年了,而且我们的手机拥有比运行阿波罗太空计划的所有超级计算机加起来还要多的原始处理能力。

到目前为止,量子计算正在遵循类似的轨迹发展。

目前,IBM、谷歌、微软、RigeTi以及其他一些公司的量子计算系统与上个世纪的旧式超级计算机非常相似。它们非常庞大,需要耗费大量的能量,而且只能在实验室环境中使用。

研究人员、科技记者和专家会告诉你,量子计算机对于消费者来说永远都是不可行的。如果你听这些人的话,你可能会认为这个巨型系统的市场容量只有“五台”。

但是,就像微处理器的发明一样,量子计算领域的科学家们在最近发表的由国际科学家小组进行的物理研究,可能表明他们已经找到了量子计算发展的最佳时机。

在一篇名为“在电子量子物质可视化实验中使用机器学习进行科学发现”的论文中,研究小组探索了一个20年前的假设,该假设可产生室温超导体。

其研究人员来自康奈尔、哈佛、巴黎苏德大学、斯坦福大学、东京大学和其他学术中心,他们着手研究超导体为什么只在极低温度下导电。

超导体中有一个关于“铜酸盐”的物理问题,至今还没有人能搞清楚。它基本上说,当铜酸盐的温度降低到可以传导的点时,它进入一种叫做“伪间隙”的神秘状态,研究人员无法确定发生了什么。根据《自然》报道,揭示“伪间隙”中实际发生的事情是理解整个过程的关键:

电子和原子之间的复杂相互作用使得“伪间隙”理论难以描述,其混沌性质难以观察。一些物理学家称之为铜酸盐的“暗物质”,但解释“伪间隙”可能是理解超导性的关键。

当物质处于状态变化时,人类根本无法“看到”它正在发生什么,甚至在直接观察下,一个人也不可能观察到变化的始末。

新的物理AI可能是量子计算革命发生的关键

高温超导体铜酸钇钡铜氧化物的偏振光显微照片

因此,研究小组创建了一个机器学习范例,可以计算出上述图像是否支持一个假设(铜氧化物的伪间隙是粒子之间强相互作用的结果)或另一个假设(它是弱相互作用波的结果)的信息。

结果是什么?根据AI推算,“伪间隙”的行为更类似于类似粒子的假设,而不是波浪般的假设。不幸的是,没有“C”选项,所以这项工作无论如何都不是决定性的。算法必须在两个假设之间进行选择:神经网络还不够聪明,还无法提出自己的假设。

但是,对超导工作原理的深入理解可能使量子计算机像“微处理器”一般发展。关于量子位的讨论和简单的关于逻辑如何排序等问题并不完全一样,这项研究对于清除阻碍量子计算机进一步发展的争论有很大帮助。

这不是一个解决“我们如何使量子计算机工作而不需要将它们保持在接近完全零温度”的问题,但它一个开始。它可能会使乐观主义者认为这项工作将是一场可能导致“雪崩”般变化的雪球。


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