科學(xué)家發(fā)明能夠“預(yù)測多個未來”的量子計算機

在時間穿梭電影《回到未來》中，邁克爾?J??？怂梗∕ichael J。 Fox）飾演的角色名叫麥克弗萊。對他來說，未來并不是固定不動的，而是由各種各樣的可能性組成?？茖W(xué)家發(fā)明的裝置可比片中的Delorean跑車（即時光穿梭機）小得多了。

不同于經(jīng)典粒子，量子粒子可以作為“量子疊加態(tài)”、同時朝多個方向移動。科學(xué)家Mile Gu和格里菲斯大學(xué)的研究人員利用這一現(xiàn)象，打造了一臺能夠生成由多種未來構(gòu)成的疊加態(tài)的量子計算機。

新浪科技訊 北京時間4月15日消息，據(jù)國外媒體報道，科學(xué)家打造了一臺如同電影《回到未來》風(fēng)格的裝置，能夠預(yù)測另一種現(xiàn)實和可能的未來。這臺機器其實是一臺量子計算機，能夠同時生成多個“未來”，就好像用不同的水晶球占卜一樣。不過，要想預(yù)測未來的彩票中獎得主，這臺機器目前還做不到。

該量子計算機在亞原子尺度上運行，最多能同時模擬16條光子位置的時間線。

在時間穿梭電影《回到未來》中，邁克爾?J??？怂梗∕ichael J。 Fox）飾演的角色名叫麥克弗萊。對他來說，未來并不是固定不動的，而是由各種各樣的可能性組成。只有在其中一條時間線上，麥克弗萊的父母才會墜入愛河、讓他降臨人世。而在其它時間線上，他在這個世界上根本不存在。

激動的科學(xué)家們認(rèn)為，這項最新突破以一種實際的方式證明了量子力學(xué)的奇異特性。

新加坡南洋理工大學(xué)科學(xué)家Mile Gu指出：“我們在設(shè)想未來時，會想象出無數(shù)種可能性。隨著時間線不斷向未來延伸，這些可能性的數(shù)量也會呈指數(shù)級增長。例如，如果我們每分鐘都要從兩個選項中選擇一個，不到半小時后，可能的未來就會多達(dá)1400萬個。而要不了一天時間，這一數(shù)字就會超過宇宙中的量子總數(shù)?！?/p>

他的研究團隊意識到，如果在一個小得多的尺度上運作，量子計算機便可以對一次決策過程造成的所有可能結(jié)果進(jìn)行逐一分析。這可以通過量子“疊加態(tài)”來實現(xiàn)，即同時處于多種狀態(tài)。只有當(dāng)這一系統(tǒng)被人觀察到、或被干擾時，它才會“坍縮”成其中一種狀態(tài)。

只有在其中一條時間線上，麥克弗萊的父母才會墜入愛河、讓他降臨人世。而在其它時間線上，他在這個世界上根本不存在。激動的科學(xué)家們認(rèn)為，這項最新突破以一種實際的方式證明了量子力學(xué)的奇異特性。

圖為研究中采用的實驗裝備?？茖W(xué)家的研究顯示，由多個可能未來組成的疊加態(tài)的權(quán)重由系統(tǒng)坍縮時、其中各個結(jié)果發(fā)生的可能性決定。

著名的思想實驗“薛定諤的貓”就是對這一量子力學(xué)支柱理論的形象說明：貓既不是死的，也不是活的，而是處于兩種狀態(tài)的疊加態(tài)，這一理論還促成了“多重世界”假說的提出：也許存在無數(shù)個平行宇宙，其中每個人都在經(jīng)歷另一種命運。

在此次新研究中，一個決策過程的可能未來結(jié)果由光子的位置表示?？茖W(xué)家的研究顯示，由多個可能未來組成的疊加態(tài)的權(quán)重由系統(tǒng)坍縮時、其中各個結(jié)果發(fā)生的可能性決定，這臺機器已經(jīng)展示了一種應(yīng)用場景：評估我們目前對特定選項的偏好會對未來產(chǎn)生怎樣的影響。

該研究的主要作者、澳大利亞格里菲斯大學(xué)博士生法扎德?加法里（Farzad Ghafari）表示：“我們的方法是，將每種偏好造成的所有可能結(jié)果合成為一個量子疊加態(tài)。目前有許多人工智能算法會觀察自身行為的微小變化對不同的未來結(jié)果造成的影響，并借此進(jìn)行學(xué)習(xí)。因此我們的技術(shù)或能讓量子增強人工智能更高效地學(xué)習(xí)自身行為造成的影響?！?/p>

這項研究發(fā)表在期刊《自然通訊》上。它受到了已逝諾貝爾獎得主、理論物理學(xué)家理查德?費曼的啟發(fā)。他是第一個意識到亞原子粒子從位置A前往位置B時、不一定只選擇一條路徑的人。相反，亞原子粒子可能會同時沿著所有連接AB兩點的路徑運行。新加坡研究團隊成員杰恩?湯普森博士（Dr Jayne Thompson）表示：“我們的研究工作對這一現(xiàn)象進(jìn)行了擴展，并利用它建立了未來的統(tǒng)計學(xué)模型。”

雖然該原型設(shè)備目前最多只能模擬16種未來，但研究人員指出，從理論上來說，其采用的量子算法能夠預(yù)測的未來數(shù)量堪稱“無窮無盡”。

負(fù)責(zé)帶領(lǐng)格里菲斯大學(xué)研究團隊的杰夫?普萊德教授（Geoff Pryde）表示：“這正是該領(lǐng)域如此激動人心的原因。它很容易讓人聯(lián)想起上世紀(jì)60年代的經(jīng)典計算機。就像上世紀(jì)60年代時、很難想象出經(jīng)典計算機能有這么多用途一樣，我們目前對量子計算機的用途同樣所知甚少?！?/p>