中國科學(xué)家首次實現(xiàn)量子機(jī)器學(xué)習(xí)算法

     中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)3月30日宣布，該校潘建偉教授及其同事陸朝陽、劉乃樂等組成的研究團(tuán)隊在國際上首次實現(xiàn)量子機(jī)器學(xué)習(xí)算法。這是量子計算應(yīng)用于大數(shù)據(jù)分析和人工智能領(lǐng)域的開創(chuàng)性實驗工作。

　　2013年，美國麻省理工學(xué)院(MIT)塞斯·羅伊德(Seth Lloyd)教授提出理論預(yù)言，利用量子系統(tǒng)在處理高維向量上的并行計算優(yōu)勢，可以為機(jī)器學(xué)習(xí)帶來指數(shù)量級的加速，將能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越現(xiàn)有經(jīng)典計算機(jī)的運算速度。理論估計，計算兩個億億億維向量的距離，用目前最快的、每秒鐘億億次運算速度的經(jīng)典計算機(jī)大概需要十年，而用GHz時鐘頻率的量子計算機(jī)則可需要不到1秒的時間。

　　潘建偉小組發(fā)展了世界領(lǐng)先的光量子計算物理實現(xiàn)研究平臺，在國際上率先實驗實現(xiàn)了基于量子比特的機(jī)器學(xué)習(xí)算法演示。該算法的核心是通過以經(jīng)典數(shù)據(jù)編碼的微觀量子態(tài)和輔助量子比特的糾纏，快速提取出不同向量間的內(nèi)積、歐幾里得距離等信息。

　　日前，國際權(quán)威物理學(xué)期刊《物理評論快報》發(fā)表了這一論文。審稿人一致評價該工作“非常前沿，具有高度的興趣”、“在量子機(jī)器學(xué)習(xí)這個重要而有趣的課題邁出了第一步”。PhysOrg等國際科學(xué)新聞媒體報道了這一工作。

　　近年來，為了應(yīng)對未來或面臨大數(shù)據(jù)爆炸式增長的巨大挑戰(zhàn)，歐美主要發(fā)達(dá)國家政府和高科技公司已經(jīng)在積極整合研究力量和資源，搶灘布局，力爭在量子信息技術(shù)應(yīng)用方面占據(jù)先機(jī)。例如，2013年，美國國家航空航天局和Google聯(lián)合成立了量子人工智能實驗室。2014年，英國牛津大學(xué)、諾基亞公司、和全球最大軍火供應(yīng)商洛克希德馬丁公司合建了量子優(yōu)化和機(jī)器學(xué)習(xí)中心。

　　據(jù)悉，潘建偉團(tuán)隊對光學(xué)量子計算開展了系統(tǒng)性和戰(zhàn)略性的研究，取得了一系列開創(chuàng)性的成果：在世界上率先實現(xiàn)了五光子、六光子、八光子糾纏，制備了最高品質(zhì)量子點單光子源，構(gòu)建了基于多光子比特操縱的量子計算演示驗證平臺，開展了光子邏輯門、容失編碼、拓?fù)淞孔蛹m錯、多自由度隱形傳態(tài)等面向可擴(kuò)展量子計算的研究，首次實現(xiàn)了肖爾大數(shù)分解算法、任意子分?jǐn)?shù)統(tǒng)計的量子模擬、求解線性方程組量子算法和量子人工智能算法等，在光學(xué)量子計算領(lǐng)域一直保持著國際領(lǐng)先地位。