独家编译|人工智能与量子计算结合会怎样？

内容提供: University of the Basque Country

编译：AI与机器人

量子仿生学，在量子系统中的模仿某些生物器官特有功能。巴斯克大学的研究人员在一项新的研究中模仿了自然选择、学习和记忆，该研究可以促进量子计算发展及推进机器学习进程。

Unai Alvarez-Rodriguez是UPV / EHU物理化学系附属的量子信息科技（QUTIS）研究小组的研究员，也是量子信息技术专家。“量子信息技术使用量子现象来对计算任务进行编码，与传统计算不同，量子计算不限于用0和1的形式存储信息。”（译者注：此处指的应该是二进制。）

“量子位元（Qubits），就像传统计算中的比特（bits）信息单位一样，但是量子计算可以同时取0或1，这种现象被称为叠加，量子计算能胜任更复杂的计算操作，使用量子计算，能得到比传统计算系统更好的结果。”Alvarez-Rodriguez补充说。

译者注

上面两大段皆是在解释量子计算，有点烧脑。小编稍微解释一下，我们生活中使用的计算机的计算机系统使用的基本上是二进制系统，数据在计算机中主要是以补码的形式存储的。计算机中的二进制则是一个非常微小的开关，用“开”来表示1，“关”来表示0。

而量子计算则是依照量子力学理论进行的新型计算。普通计算机中的2位寄存器在某一时间仅能存储4个二进制数（00、01、10、11）中的一个，而量子计算机中的2位量子位（qubit）寄存器可同时存储这四个数，因为每一个量子比特可表示两个值。如果有更多量子比特的话，计算能力就呈指数级提高。

Alvarez-Rodriguez所在的研究小组决定重点模仿生物进化。“我们觉得创建能够模拟某些生物专有属性的系统很有趣。我们正在争取建立量子信息协议。"他们通过量子模拟器选择模仿进化，包括自然选择、记忆和智能。这也促使他们建立了量子生物仿生学。

他们创建了一个模拟自然选择环境，其中包括个人、繁殖和变异，与其他个人和环境的相互作用，甚至该系统还模拟了相当于死亡的状态。研究人员说：“我们开发了这种类似死亡终结机制，是让个体的寿命有限。因此，通过结合所有这些要素，系统没有单一的明确解决方案：“我们接近自然选择模型作且不同战略之间有矛盾，其中每个个体都可能解决问题的最终战略，最终的解决方案能够支配该空间。”

这个系统还能够模拟记忆，同时，这个系统有特定的算法控制。方程显示出对它们过去和未来皆有依赖。“因此系统的改变与进化不仅取决于它此刻的状态，也取决于它过去的五分钟以及它未来的五分钟。”Alvarez-Rodriguez解释说。

在相关的量子算法中，他们改进传统算法，创建了降低了操作的误差容限和提高了可靠性的机制，解决了优化定义和明确任务的问题。“我们设法在量子系统中对函数进行编码，但不是直接编写函数;系统是自主地编写函数，我们可以说它通过我们设计的机制自主学习了，这是一个最新的研究进展。”他说。

在研究中发现的这些方法和协议提供了解决各种系统的方法。 Alvarez-Rodriguez说，记忆方法可以用于解决高度复杂的系统：“它可以用于研究不同环境条件下的量子系统，或者以更容易且更具成本效益的方式的不同规模上研究。”

“说到自然选择，我们已经做出了一个量子计算机制，自我复制系统可以用到它，也可以用于自动化的量子规模化的过程。关于机器学习，我们已经提出了一种方法来训练一台机器且不必事先插入目的（译者注：不是目的性训练，有别于目前的机器学习），这在未来几年会大量用到。”

在研究中开发的所有模型都是计算模型。但是，Alvarez-Rodriguez已经明确表示，他的研究小组的主要想法是：“科学发生在现实世界中，我们做的一切或多或少要有直接的应用，尽管以理论模式进行，我们提出了这样的设计，使得它们可以在实验中在不同类型的量子平台上进行，例如陷阱离子、超导电路和光子波导等。为此，我们与实操组有合作。”

由于该研究方向 极 具学术性以及趣味性

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