中國(guó)科學(xué)家首次實(shí)現(xiàn)量子機(jī)器學(xué)習(xí)算法

     中國(guó)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(yáng)、劉乃樂(lè)等組成的研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)量子機(jī)器學(xué)習(xí)算法。這是量子計(jì)算應(yīng)用于大數(shù)據(jù)分析和人工智能領(lǐng)域的開(kāi)創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)工作。

　　2013年，美國(guó)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(jì)算優(yōu)勢(shì)，可以為機(jī)器學(xué)習(xí)帶來(lái)指數(shù)量級(jí)的加速，將能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越現(xiàn)有經(jīng)典計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度。理論估計(jì)，計(jì)算兩個(gè)億億億維向量的距離，用目前最快的、每秒鐘億億次運(yùn)算速度的經(jīng)典計(jì)算機(jī)大概需要十年，而用GHz時(shí)鐘頻率的量子計(jì)算機(jī)則可需要不到1秒的時(shí)間。

　　潘建偉小組發(fā)展了世界領(lǐng)先的光量子計(jì)算物理實(shí)現(xiàn)研究平臺(tái)，在國(guó)際上率先實(shí)驗(yàn)實(shí)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(guò)以經(jīng)典數(shù)據(jù)編碼的微觀(guān)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(guó)際權(quán)威物理學(xué)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》發(fā)表了這一論文。審稿人一致評(píng)價(jià)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(gè)重要而有趣的課題邁出了第一步”。PhysOrg等國(guó)際科學(xué)新聞媒體報(bào)道了這一工作。

　　近年來(lái)，為了應(yīng)對(duì)未來(lái)或面臨大數(shù)據(jù)爆炸式增長(zhǎng)的巨大挑戰(zhàn)，歐美主要發(fā)達(dá)國(guó)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(zhēng)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(guó)國(guó)家航空航天局和Google聯(lián)合成立了量子人工智能實(shí)驗(yàn)室。2014年，英國(guó)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(duì)對(duì)光學(xué)量子計(jì)算開(kāi)展了系統(tǒng)性和戰(zhàn)略性的研究，取得了一系列開(kāi)創(chuàng)性的成果：在世界上率先實(shí)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(diǎn)單光子源，構(gòu)建了基于多光子比特操縱的量子計(jì)算演示驗(yàn)證平臺(tái)，開(kāi)展了光子邏輯門(mén)、容失編碼、拓?fù)淞孔蛹m錯(cuò)、多自由度隱形傳態(tài)等面向可擴(kuò)展量子計(jì)算的研究，首次實(shí)現(xiàn)了肖爾大數(shù)分解算法、任意子分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)的量子模擬、求解線(xiàn)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(jì)算領(lǐng)域一直保持著國(guó)際領(lǐng)先地位。