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科学家们建造了一台机器来观察所有可能的未来

2019-04-18 11:27:10   来源:

在2018年的电影“无限战争”中,有一个场景让斯特兰奇博士研究了1400万种可能的未来,以寻找单个时间线,英雄们将获得胜利。也许他会在量子计算机的帮助下度过一段轻松的时光。来自新加坡南洋理工大学(NTU新加坡)和澳大利亚格里菲斯大学的一组研究人员构建了一个原型量子器件,可以在同时量子叠加中产生所有可能的未来。

“当我们考虑未来时,我们面临着各种各样的可能性,”NTU新加坡助理教授Mile Gu解释说,他领导了量子算法的开发,该算法支持原型“随着我们深入研究这些可能性,这些可能性呈指数级增长例如,即使我们每分钟只有两种可能的选择,在不到半小时的时间里就有1400万种可能的未来。在不到一天的时间里,这个数字超过了宇宙中的原子数。然而,他和他的研究小组意识到,量子计算机可以通过将它们置于量子叠加来检查所有可能的未来 - 类似于薛定谔着名的同时存活和死亡的猫。

为了实现这一计划,他们与格里菲斯大学的Geoff Pryde教授领导的实验小组合作。该团队共同实施了一个专门设计的光子量子信息处理器,其中决策过程的潜在未来结果由光子的位置 - 光的量子粒子来表示。然后他们证明了量子器件的状态是多个潜在未来的叠加,由它们的发生概率加权。

“该设备的功能受到了诺贝尔奖获得者Richard Feynman的启发,”新加坡团队成员Jayne Thompson博士说。“当费曼开始研究量子物理学时,他意识到当粒子从A点移动到B点时,它不一定遵循单一路径。相反,它同时横穿连接点的所有可能路径。我们的工作扩展了这种现象和线束它用于建模统计期货。“

该机器已经展示了一个应用程序 - 衡量我们对当前特定选择的偏见对未来的影响程度。“我们的方法是综合各种偏见的所有可能未来的量子叠加。”实验团队成员Farzad Ghafari解释说:“通过相互干扰这些叠加,我们可以完全避免单独看待每个可能的未来。事实上,许多当前的人工智能(AI)算法通过观察它们的微小变化来学习。行为可以导致不同的未来结果,因此我们的技术可以使量子增强的AI更有效地学习其行为的效果。“

该团队注意到,虽然他们目前的原型同时模拟了最多16个期货,但基础量子算法原则上可以无限制地扩展。“这就是让这个领域如此令人兴奋的原因,”Pryde说。“它让人想起20世纪60年代的古典电脑。正如很少有人能想象到20世纪60年代古典电脑的多种用途,我们对于量子计算机能做什么仍然一无所知。每一个新应用的发现都提供了进一步推动他们的技术发展。“