揭秘谷歌量子核算机:构建机器学习体系发布时间:2021-08-03 01:15:11 来源:优游平台登录 作者:优游官方app

  导语:美国《连线》杂志上星期五宣告文章称,谷歌正在运用D-Wave“量子核算机”来构建机器学习体系,以协助提高机器的语义剖析才能。但文章一起指出,D-Wave还称不上是“通用量子核算机”,由于它处理的使命还十分有限。

  谷歌购买了一台D-Wave,全球最大的军火商洛克希德-马丁公司也买了一台。但咱们仍不赞同它们所购买的便是所谓的量子核算机(通用量子核算机)。

  D-Wave公司声称其出产的D-Wave是国际上第一台量子核算机,是一个开创性的发明,代表着未来方向。但许多科学家对此持不同看法,他们以为D-Wave的机器并非未来国际核算的取胜法宝。上世纪80年代以来,核算机专家就开端探寻未来核算的真理。

  毫无疑问,这场争辩还将继续。美国南加州大学(USC)的研讨人员今日宣告一篇论文,指出D-Wave是一台量子核算机。USC为洛克希德-马丁公司的D-Wave量子核算机供给办理和体系运维服务。

  USC教授丹尼尔李达(Daniel Lidar)的研讨团队称,他们至少证明了D-Wave的核算办法不是业界所传的“模仿热处理”模型。“模仿热处理”模型遵守经典物理学规律(也便是日常日子中的物理规律),而不是更难以捉摸的量子物理学特性。

  USC研讨团队这篇名为“可编程量子热处理试验签名”的论文初次宣告于备受推重的学术期刊《天然通讯》。量子热处理是量子范畴的一种核算模型。依据李达的观念,他带领的团队获得的研讨成果标明,D-Wave体系的运作办法与量子热处理模型“十分共同”。

  1985年,英国物理学家大卫杜斯(David Deutsch)初次提出了量子核算机模型。在他的描绘中,量子核算机的运转遵从杂乱的量子力学原理,经过操控原子或小分子的状况来记载和运算信息。在传统核算机中,一个晶体管存储一个“比特”的信息;假如该晶体管处于翻开状况,那么它代表的数值就为“1”,反之处于封闭状况时则为“0”。而在量子核算机体系中,在所谓的量子力学叠加原理的效果下,同一时间可以一起存在上述两种状况。

  一个“量子比特”(qubit)可以一起存储“0和“1。假如创立两个“量子比特”,就可以一次性存储4个数值:00、01、10和11。依此类推可以看出,量子核算机是一种比传统核算机功能强壮得多的核算机。

  难点在于,创立一个“量子比特”是一件十分困难的事。当你从量子体系阅览信息时,一会儿该“量子比特”就消散了。换句话说,这个“量子比特”变成了一个一般的“比特”,只具有一个单位的值。因而它已不再是一台量子核算机。

  业界撒播多种办法可处理这个难题。D-Wave创始人及首席技能官乔迪罗斯(Geordie Rose)信任,他们找到了其间的一个办法。2007年,D-Wave公司宣告研宣告第一台16位量子核算机。现在该公司最先进的量子核算机为512位,谷歌购买的也是这一种。

  依据D-Wave公司介绍,512位量子核算机包含512个超导电路,每个电路都是一个细小的电流回路。D-Wave公司称,这些电路被冷却到挨近绝对零度,到达一个量子状况,此刻这些细小回路中的电流可以一起顺时针和逆时针活动。当用户向量子核算机宣告使命恳求时,核算机算法会将它们映射到超导电路,然后由它们履行核算。

  可是,部分科学家对D-Wave量子核算机的作业办法表明置疑。美国加州大学戴维斯分校数学系教授格雷格库珀伯格(Greg Kuperberg)就曾表明:“D-Wave的技能是一个消沉意义上的疑团。”USC研讨团队的论文或许让人们更挨近了D-Wave的本相,但关于其运转办法,USC并没有在该文中阐明,那仍然是个秘。

  USC研讨团队在这篇论文中仅有必定的是,D-Wave不运用模仿热处理,它是核算机数学运算的根本办法之一。李达称,模仿热处理类似于在宽广的景象中寻觅最低点。

  李达弥补道:“咱们称之为动力景象。有一个处理方案就躲在景象背面的某处,你可以幻想该处理方案就藏在外表的最低点,而你计划找出这些最低点。”要寻觅这些最低点,需求经过随机遍历景象,阅历上山和下上的进程,知道终究找到最低的谷底。

  这种办法只依赖于经典物理学,与量子物理学无关。但李达称D-wave与量子物理学“十分共同”。量子热处理与模仿热处理类似,仅仅当模仿热处理需求跨过山峰时,在量子热处理进程中可以穿过它们。他表明,量子热处理利用了量子的“地道效应”,这就像一个量子快捷办法。他在陈述中小心谨慎地描绘D-Wave与量子热处理的联系他们没有证明D-Wave采用了量子热处理,仅仅二者的有十分高的共同性,看起来一定是运用了量子热处理。

  可是,即使他们证明了D-Wave采用了量子热处理模型,但这并不能证明它便是一台量子核算机。当科学界人士听到量子核算机这一名词时,他们倾向于以为它指的是“通用量子核算机”,可以处理任何使命。可是,D-Wave不能到达这一点,它仅仅面向特定的核算。但李达以为,D-Wave背面的理念可以被用来开发通用量子核算机。

  不管怎么称号它,D-Wave的确是有用的,可以协助处理广为人知的组合优化类问题,包含基因序列剖析和蛋白质折叠的危险剖析等。

  谷歌上月宣告引进D-Wave时表明,将用它协助推动机器学习,比如凭借它创立可以模仿人类学习进程的核算体系。

  谷歌工程主管哈特穆特内文(Hartmut Neven)在一篇博客文章中写道:“咱们信任量子核算可以协助处理一些最具挑战性的核算机科学问题,特别是在机器学习方面。机器学习的关键在于创立更好的模型,使之可以做出更精确的猜测。”

  值得注意的是,谷歌实际上已开端称D-Wave为量子核算机。这不古怪,由于谷歌刚招聘了USC这篇论文背面的作者之一,塞尔吉奥波伊克斯欧(Sergio Boixo)。现在谷歌的D-wave量子核算机放置在距该公司总部不远的美国宇航局艾姆斯研讨中心的量子人工智能试验室。在谷歌,语义剖析作业的重要性显而易见,而这正是D-Wave的所长。(朱飞)

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