科學(xué)家發(fā)明能夠“預(yù)測(cè)多個(gè)未來(lái)”的量子計(jì)算機(jī)

在時(shí)間穿梭電影《回到未來(lái)》中，邁克爾?J??？怂梗∕ichael J。 Fox）飾演的角色名叫麥克弗萊。對(duì)他來(lái)說(shuō)，未來(lái)并不是固定不動(dòng)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(chē)（即時(shí)光穿梭機(jī)）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(shí)朝多個(gè)方向移動(dòng)?？茖W(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(tái)能夠生成由多種未來(lái)構(gòu)成的疊加態(tài)的量子計(jì)算機(jī)。

新浪科技訊 北京時(shí)間4月15日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，科學(xué)家打造了一臺(tái)如同電影《回到未來(lái)》風(fēng)格的裝置，能夠預(yù)測(cè)另一種現(xiàn)實(shí)和可能的未來(lái)。這臺(tái)機(jī)器其實(shí)是一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)，能夠同時(shí)生成多個(gè)“未來(lái)”，就好像用不同的水晶球占卜一樣。不過(guò)，要想預(yù)測(cè)未來(lái)的彩票中獎(jiǎng)得主，這臺(tái)機(jī)器目前還做不到。

該量子計(jì)算機(jī)在亞原子尺度上運(yùn)行，最多能同時(shí)模擬16條光子位置的時(shí)間線(xiàn)。

在時(shí)間穿梭電影《回到未來(lái)》中，邁克爾?J?福克斯（Michael J。 Fox）飾演的角色名叫麥克弗萊。對(duì)他來(lái)說(shuō)，未來(lái)并不是固定不動(dòng)的，而是由各種各樣的可能性組成。只有在其中一條時(shí)間線(xiàn)上，麥克弗萊的父母才會(huì)墜入愛(ài)河、讓他降臨人世。而在其它時(shí)間線(xiàn)上，他在這個(gè)世界上根本不存在。

激動(dòng)的科學(xué)家們認(rèn)為，這項(xiàng)最新突破以一種實(shí)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?cè)谠O(shè)想未來(lái)時(shí)，會(huì)想象出無(wú)數(shù)種可能性。隨著時(shí)間線(xiàn)不斷向未來(lái)延伸，這些可能性的數(shù)量也會(huì)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。例如，如果我們每分鐘都要從兩個(gè)選項(xiàng)中選擇一個(gè)，不到半小時(shí)后，可能的未來(lái)就會(huì)多達(dá)1400萬(wàn)個(gè)。而要不了一天時(shí)間，這一數(shù)字就會(huì)超過(guò)宇宙中的量子總數(shù)?！?/p>

他的研究團(tuán)隊(duì)意識(shí)到，如果在一個(gè)小得多的尺度上運(yùn)作，量子計(jì)算機(jī)便可以對(duì)一次決策過(guò)程造成的所有可能結(jié)果進(jìn)行逐一分析。這可以通過(guò)量子“疊加態(tài)”來(lái)實(shí)現(xiàn)，即同時(shí)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(shí)，它才會(huì)“坍縮”成其中一種狀態(tài)。

只有在其中一條時(shí)間線(xiàn)上，麥克弗萊的父母才會(huì)墜入愛(ài)河、讓他降臨人世。而在其它時(shí)間線(xiàn)上，他在這個(gè)世界上根本不存在。激動(dòng)的科學(xué)家們認(rèn)為，這項(xiàng)最新突破以一種實(shí)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(shí)驗(yàn)裝備。科學(xué)家的研究顯示，由多個(gè)可能未來(lái)組成的疊加態(tài)的權(quán)重由系統(tǒng)坍縮時(shí)、其中各個(gè)結(jié)果發(fā)生的可能性決定。

著名的思想實(shí)驗(yàn)“薛定諤的貓”就是對(duì)這一量子力學(xué)支柱理論的形象說(shuō)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(shuō)的提出：也許存在無(wú)數(shù)個(gè)平行宇宙，其中每個(gè)人都在經(jīng)歷另一種命運(yùn)。

在此次新研究中，一個(gè)決策過(guò)程的可能未來(lái)結(jié)果由光子的位置表示?？茖W(xué)家的研究顯示，由多個(gè)可能未來(lái)組成的疊加態(tài)的權(quán)重由系統(tǒng)坍縮時(shí)、其中各個(gè)結(jié)果發(fā)生的可能性決定，這臺(tái)機(jī)器已經(jīng)展示了一種應(yīng)用場(chǎng)景：評(píng)估我們目前對(duì)特定選項(xiàng)的偏好會(huì)對(duì)未來(lái)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(gè)量子疊加態(tài)。目前有許多人工智能算法會(huì)觀察自身行為的微小變化對(duì)不同的未來(lái)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(qiáng)人工智能更高效地學(xué)習(xí)自身行為造成的影響。”

這項(xiàng)研究發(fā)表在期刊《自然通訊》上。它受到了已逝諾貝爾獎(jiǎng)得主、理論物理學(xué)家理查德?費(fèi)曼的啟發(fā)。他是第一個(gè)意識(shí)到亞原子粒子從位置A前往位置B時(shí)、不一定只選擇一條路徑的人。相反，亞原子粒子可能會(huì)同時(shí)沿著所有連接AB兩點(diǎn)的路徑運(yùn)行。新加坡研究團(tuán)隊(duì)成員杰恩?湯普森博士（Dr Jayne Thompson）表示：“我們的研究工作對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行了擴(kuò)展，并利用它建立了未來(lái)的統(tǒng)計(jì)學(xué)模型?！?/p>

雖然該原型設(shè)備目前最多只能模擬16種未來(lái)，但研究人員指出，從理論上來(lái)說(shuō)，其采用的量子算法能夠預(yù)測(cè)的未來(lái)數(shù)量堪稱(chēng)“無(wú)窮無(wú)盡”。

負(fù)責(zé)帶領(lǐng)格里菲斯大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)的杰夫?普萊德教授（Geoff Pryde）表示：“這正是該領(lǐng)域如此激動(dòng)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(jì)算機(jī)。就像上世紀(jì)60年代時(shí)、很難想象出經(jīng)典計(jì)算機(jī)能有這么多用途一樣，我們目前對(duì)量子計(jì)算機(jī)的用途同樣所知甚少。”