日本推进量子计算：如何影响人工智能的发展

2017-04-16 学术plus

来源：网易智能

【网易智能讯 4月13日消息】研究人员发现了一种全新生成“难以分辨的光子”的方法，这种难以创造的能量来源正是量子计算所需要的。这是我们发展量子技术的关键一步，当然也是人工智能（AI）不可或缺的。这项研究成果已经于11日发表在《Applied Physics Letters》上。

“难以分辨的光子”一词指的是它们彼此之间难以分辨，而它们是量子计算机的重要能量来源。普通的计算机使用二进制处理和存储信息，这意味着其位总是0或1。而量子计算机利用量子力学的原理，为此其位(被命名为“量子位”)可同时是0和1。

日本筑波大学和日本国家材料科学研究所的科学家们通过测试iii-v复合半导体中的氮杂质中心，创造了一种制造“难以分辨的光子”的全新方式。这些中心内的元素为一种被称为“等电子陷阱”的能量状态提供支持，它产生的光子具有同样的能量，因此难以分辨。

这是第一次有人利用在某些半导体中发现的氮发光中心来制造这种现象。目前已经有几个可以产生相同光子的来源，它们被称为半导体量子点。但是，日本发现的新方法可能更快地产生同质性的光子，因为当通过大量量子点来创造光子时，这种同质性并不总是足够精确。

报告第一作者Michio Ikezawa说：“对于量子信息技术（比如量子隐形传送(Quantum Teleportation)、线性光学量子计算）来说，难以分辨的光子非常重要。我们的目标是能够提供许多光子源，在半导体芯片的集成形式中产生难以分辨的光子。”

为什么量子计算如此重要?

量子物理学家迈克尔·尼尔森（Michael Nielson）解释说：“量子计算机科学家们相信，量子计算机能够解决传统计算机难以解决的问题。也就是说，量子计算机与普通计算机没什么不同，而是更小更快。只是量子计算机的工作原理与传统计算机完全不同，而且使用这些原理可以解决那些在传统计算机上永远无法实现的解决方案。”

即使是像尼尔森这样的人，他在量子计算机领域工作了十多年，也很难对量子计算机的实际工作做出充分的解释——这是真正的问题。如果它们以我们的大脑能够识别和理解的方式工作，那么它们就只是二进制计算机的高级版本，而不是另成一类。

量子处理推动了人工智能中的深度学习，而且我们能够更顺利地实现对“难以分辨的光子”的创造，我们的人工智能也能变得更好、更先进。由于这个过程发生在单粒子层面，所以它需要的光子基本上都是一样的。

它会如何影响人工智能？

现在还不能确定这对人工智能的最终影响会有多大，因为这个方法本身还需要改进。研究人员观察到，虽然他们获得的光子不可分辨性的程度很高，但并没有达到它们所能达到的最高点。下一步将是更全面地了解可能导致干扰的机制，并找到补偿它们的方法。但是，如果这项研究成功的话，我们可能会看到创造同质光子的新标准，这些同质光子在使用量子点来为我们的下一代人工智能提供动力时，也会不断改进。

匹兹堡大学的量子物理学家古鲁德夫·杜特（Gurudev Dutt）说：“尽管原子长期以来始终是释放这类难以分辨的光子的黄金标准，因为它们的稳定性很高，但也有固体发射器，如量子点、钻石氮空中心和其他颜色中心，它们都在努力争夺与未来量子计算机和量子网络融合的领先地位。这项研究表明，半导体中氮中心开始成为这个领域的重要竞争者。”

（英文来源/inverse，编译/机器小易，校对/小小）

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