未來熱門科技：AI+量子計(jì)算

我國量子計(jì)算新進(jìn)展：浙江大學(xué)、中科院物理所等國內(nèi)單位組成的團(tuán)隊(duì)通力合作，開發(fā)出具有20個(gè)超導(dǎo)量子比特的量子芯片，并成功操控其實(shí)現(xiàn)全局糾纏，刷新了固態(tài)量子器件中生成糾纏態(tài)的量子比特?cái)?shù)目的世界記錄。

量子計(jì)算（Quantum Computation）是一種遵循量子力學(xué)規(guī)律調(diào)控量子信息單元進(jìn)行計(jì)算的新型計(jì)算模式。對照于傳統(tǒng)的通用計(jì)算機(jī)，其理論模型是通用圖靈機(jī)；通用的量子計(jì)算機(jī)，其理論模型是用量子力學(xué)規(guī)律重新詮釋的通用圖靈機(jī)。從可計(jì)算的問題來看，量子計(jì)算機(jī)只能解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)所能解決的問題，但是從計(jì)算的效率上，由于量子力學(xué)疊加性的存在，目前某些已知的量子算法在處理問題時(shí)速度要快于傳統(tǒng)的通用計(jì)算機(jī)。

量子計(jì)算的概念最早由阿崗國家實(shí)驗(yàn)室的P. Benioff于80年代初期提出，他提出二能階的量子系統(tǒng)可以用來仿真數(shù)字計(jì)算；稍后費(fèi)曼也對這個(gè)問題產(chǎn)生興趣而著手研究，并在1981年于麻省理工學(xué)院舉行的First Conference on Physics of Computation中給了一場演講，勾勒出以量子現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)計(jì)算的愿景。1985年，牛津大學(xué)的D. Deutsch提出量子圖靈機(jī)（quantum Turing machine）的概念，量子計(jì)算才開始具備了數(shù)學(xué)的基本型式。

我們用Trend analysis分析了量子計(jì)算領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

量子計(jì)算上圖是當(dāng)前該領(lǐng)域的熱點(diǎn)技術(shù)趨勢分析，通過Trend analysis分析挖掘可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)前該領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究話題有quantum computer、quantum physics、quantum information、quantum mechanics、logic gates、open system、fault tolerance等。

根據(jù)Trend analysis的分析結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)artificial neural network是該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。在上世紀(jì)90年代，Wichita State University物理學(xué)教授Elizabeth Berman就開始研究量子物理與人工智能的結(jié)合。當(dāng)時(shí)，大多數(shù)人都認(rèn)為她是在把油和水進(jìn)行混合。她回憶說，我花了很長時(shí)間才發(fā)表這篇論文，與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的雜志會說“什么是量子力學(xué)？”，物理雜志則會說“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是什么？”。

但是現(xiàn)在，從谷歌、微軟、IBM等科技巨頭拼命往量子機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域砸錢的舉動看，量子計(jì)算和人工智能的結(jié)合已是未來科技的最大熱門。談及此處不得不提的是，微軟的拓?fù)淞孔佑?jì)算機(jī)最早的用途之一就是幫助人工智能研究人員利用機(jī)器學(xué)習(xí)，加快訓(xùn)練算法。比如，把人工智能助理小娜的算法訓(xùn)練時(shí)間從一個(gè)月縮短到一天。

阿里巴巴達(dá)摩院發(fā)布的2019十大科技趨勢預(yù)測中提到，由應(yīng)用驅(qū)動和技術(shù)驅(qū)動所帶來的Domain-specific 體系結(jié)構(gòu)的顛覆性改變，將加速人工智能甚至是量子計(jì)算黃金時(shí)代的到來。如今，量子計(jì)算已被視為科技行業(yè)中的前沿領(lǐng)域，IBM、谷歌、阿里巴巴、百度等科技巨頭相繼加大了在該領(lǐng)域的研發(fā)力度，而量子計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力也將為人工智能的發(fā)展帶來變革。