近日，科學(xué)家通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，基于少量的數(shù)據(jù)，機(jī)器學(xué)習(xí)可以重建量子系統(tǒng)。這個(gè)方法使得科學(xué)家能夠在數(shù)小時(shí)之內(nèi)完成之前數(shù)千年都沒(méi)有解決的問(wèn)題。
電子等粒子系統(tǒng)能以許多不同的組合存在，每種系統(tǒng)都有特定的出現(xiàn)概率。在量子領(lǐng)域，未被觀察的系統(tǒng)并不以任何一種組合存在，而被認(rèn)為是所有可能的組合，這種系統(tǒng)就像是薛定諤的貓，當(dāng)科學(xué)家對(duì)其進(jìn)行測(cè)量之時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)就坍塌成特定的組成形式。
因而，量子系統(tǒng)的這一特性就表明，科學(xué)家無(wú)法通過(guò)一次實(shí)驗(yàn)就觀察到整個(gè)系統(tǒng)的復(fù)雜特性，而是要經(jīng)過(guò)一次又一次的測(cè)量來(lái)不斷研究分析，直到能夠確定整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)。
但是這一過(guò)程中，隨著量子系統(tǒng)中使用的量子數(shù)增加，系統(tǒng)的復(fù)雜度將會(huì)以指數(shù)倍增長(zhǎng)，如，每個(gè)電子擁有向上或向下的自旋，5電子系統(tǒng)擁有32種可能的組合；100個(gè)電子系統(tǒng)則擁有2的100次方種組合。此外，量子糾纏也會(huì)加深量子系統(tǒng)的復(fù)雜程度，因此傳統(tǒng)方法力不從心。
在最新的這項(xiàng)研究中，美國(guó)紐約計(jì)算量子物理中心副研究員朱塞佩·卡萊奧及加拿大科學(xué)家，利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)規(guī)避了這些限制。他們將量子系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果提供給基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軟件工具，軟件會(huì)學(xué)習(xí)并嘗試模仿系統(tǒng)的行為，一旦軟件獲取足夠多的數(shù)據(jù)，它可以準(zhǔn)確地重建完整的量子系統(tǒng)。
研究人員使用基于不同量子系統(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集對(duì)軟件進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果顯示，該軟件遠(yuǎn)超傳統(tǒng)方法，新技術(shù)也可處理更大的系統(tǒng)，還能幫助科學(xué)家驗(yàn)證量子計(jì)算機(jī)是否正確設(shè)置，量子軟件是否按預(yù)期運(yùn)行等。
未來(lái)，該研究將會(huì)極大的推動(dòng)量子計(jì)算機(jī)的研究和發(fā)展。
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