研究人员:量子计算机还不存在,但我们正在更好地了解它能解决什么问题

 2个月前     404  
研究人员:量子计算机还不存在,但我们正在更好地了解它能解决什么问题

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当量子计算机还没有建成时,我们怎么知道它有什么好处?这就是博士候选人Casper Gyurik通过结合你经常听到的两个术语进行的研究:量子计算和机器学习

另一方面,量子计算是在量子计算机上进行计算的开创性新技术。这使用了最小粒子的物理特性。Gyurik说:“目前还不存在有用的版本,但我们已经可以在经典计算机上对其进行数学模拟。”。“每个人都很热情,但我们还没有一个明确的答案来回答我们将如何处理他们的问题。”

“假设你有一个想解决的问题。这些数据在计算机上只不过是零和一。然后我可以使用经典算法来回答我的问题,”Gyurik解释道。“但现在我要设计一种量子算法,看看它是否能更快或更准确地得出答案。要做到这一点,你必须将零和一转化为量子算法,并将结论转化为零和一。这是一种量子变通方法。然后你可以比较结果。”

通过这种方式,博士候选人寻找量子途径更快的问题。“我最喜欢的例子是拓扑数据分析(TDA)。它从大型数据集中提取本质。例如,一组具有每个人的年龄、种族、头发颜色、鞋子尺寸等的人。TDA将数据视为具有特定形状的点云。对于某些形状,我们现在非常强烈地怀疑量子确实更快。”

经典与量子:哪个更快

Gyurik还不敢说应用程序是什么。但他确实有一个想法:“使用这种方法,你可以分析时间序列,例如金融部门的时间序列。这种数据云在危机前会发生巨大变化,因此TDA可以提前看到危机的到来。”>

另一个应用程序位于复杂网络领域。“我认为最有趣的可能性之一是大脑,”他说。“你可以把它描述为一个在不同活动中活跃的区域网络。甚至可能有一天我们可以更好地了解患有TDA的阿尔茨海默氏症,而且有迹象表明量子可以帮助解决这一问题。”

从金融危机到人脑

“现在是研究这一主题的绝佳时机。更大、更有用的量子计算机正在迅速出现。希望在未来几年里,我们能得到如何使用它们的答案。我们都有一个共同的目标,这非常鼓舞人心,”Gyurik回忆起他的博士研究。“我还不知道下一步我会做什么,但我会继续在量子领域工作。这是肯定的。”

Another application lies in the area of complex networks. "I think one of the most interesting possibilities is the brain," he says. "You can describe that as a network of regions that are active during different activities. It might even be that one day we can better understand Alzheimer's with TDA, and there are signs that quantum can help with that."

"It's a fantastic time to be working on this topic. Larger, more useful quantum computers are coming along rapidly. Hopefully in the next few years we will get answers to what we can do with them. It's super inspiring that we all have a common goal," Gyurik reflects on his doctoral research. "I don't know yet what I will do next, but I will continue to work in quantum. That's for sure."

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