突破量子人工智能和量子霸权

2022年09月28日04:13:20 科学 1192

证明了一个定理将量子AI学习的希尔伯特空间简化为几个点

突破量子人工智能和量子霸权 - 天天要闻

对于人工智能机器学习来说,超越摩尔定律团队的这一突破,其意义可能与曼哈顿计划团队的突破相提并论,后者找到了制造原子弹的方法。

令人惊讶的是,这两项突破都是相隔 80 年在美国同一个洛斯阿拉莫斯国家实验室取得的——这是伟人万尼瓦·布什和罗伯特·奥本海默的心血结晶。

但更令我惊讶的是,与原子弹一样,只有少数理论家的创造性天才才有可能取得突破,他们不是在对撞机等昂贵的设备上发现的,而是在笔尖上发现的- 这一次,证明了 4 个新定理。

  • 现代人工智能 (AI) 系统的机器学习 (ML) 需要大量数据。训练模型时需要巨大的计算能力来处理它们。
  • 在计算能力增长的路上,摩尔定律,开发者希望通过切换到量子计算机和量子机器学习来克服。
  • 对于量子机器学习过程,参数或变量的数量将由称为希尔伯特空间的数学结构的大小决定,当在大量量子比特(量子比特或量子比特是基本量子计算的计算单元,类似于经典计算中的位)。希尔伯特空间的这种大小使得量子 MO 几乎无法计算。
  • 到目前为止,假设仅 30 个量子比特的希尔伯特空间将包含十亿个状态。然后当训练模型在这个空间中搜索时,将需要十亿个数据点。

这就是突破。根据洛斯阿拉莫斯实验室的理论家证明的 4 个定理,可以得出:

使用量子 ML,您无需遍历整个希尔伯特空间,而只需遍历模型中参数的数量即可。

对于许多模型,参数的数量大约等于量子比特的数量——即 具有 30 个量子位的量子计算机只需要大约 30 个数据点。

这一突破的意义是巨大的。即使对于模仿量子人工智能模型的经典算法,它也能保证效率。在这种情况下,可以在经典计算机上计算训练数据和模型编译(这简化了过程)。然后 MO 模型在量子计算机上运行。

在运行有意义的量子模拟时,这显着降低了量子计算机在噪声和错误方面的性能要求。

由此可见,我们越来越接近量子优越性的实际实现。

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