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中國(guó)航空?qǐng)?bào)訊：控制一個(gè)籃球的軌跡是相對(duì)簡(jiǎn)單的，因?yàn)樗恍枰獞?yīng)用機(jī)械力和人的技能。然而，控制像原子和電子這樣的量子系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)則構(gòu)成了更大的挑戰(zhàn)。這些微小的粒子很容易受到擾動(dòng)，從而導(dǎo)致它們以意想不到的方式偏離其預(yù)定的路徑。此外，系統(tǒng)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)會(huì)退化，即所謂的阻尼，而溫度等環(huán)境因素的噪聲會(huì)進(jìn)一步擾亂其軌跡。

量子系統(tǒng)指的是對(duì)根據(jù)量子力學(xué)原理運(yùn)行的系統(tǒng)的研究。這些系統(tǒng)包括原子、分子和亞原子粒子，并以其獨(dú)特的屬性而聞名，如疊加、糾纏和量子干擾。

為了抵消阻尼和噪聲的影響，來(lái)自日本沖繩科學(xué)與技術(shù)研究所（OIST）的研究人員已經(jīng)找到了一種方法，利用人工智能發(fā)現(xiàn)并將強(qiáng)度波動(dòng)的穩(wěn)定光脈沖或電壓應(yīng)用于量子系統(tǒng)。這種方法能夠成功地將一個(gè)微型機(jī)械物體冷卻到其量子狀態(tài)，并以一種優(yōu)化的方式控制其運(yùn)動(dòng)。這項(xiàng)研究最近發(fā)表在《物理評(píng)論研究》雜志上。

與原子或電子相比，較大的微觀機(jī)械物體，在保持高溫，甚至室溫的情況下是有跡可循的。然而，如果這種機(jī)械模式可以被冷卻到它們的最低能量狀態(tài)，物理學(xué)家稱之為基態(tài)，那么量子行為就可以在這種系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。然后，這些類型的機(jī)械模式可以被用作力、位移、重力加速度等的超靈敏傳感器，以及用于量子信息處理和計(jì)算。

文章的主要作者、Jason Twamley教授實(shí)驗(yàn)室的OIST量子機(jī)器組的學(xué)者Bijita Sarma博士說(shuō)：“由量子系統(tǒng)構(gòu)建的技術(shù)提供了巨大的可能性。但是，為了從它們對(duì)超精密傳感器設(shè)計(jì)、高速量子信息處理和量子計(jì)算的承諾中獲益，我們必須學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)快速冷卻和控制這些系統(tǒng)的方法。”

她和她的同事設(shè)計(jì)的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的方法展示了人工控制器如何被用來(lái)發(fā)現(xiàn)非直觀的智能脈沖序列，這些脈沖序列可以比其他標(biāo)準(zhǔn)方法更快地將一個(gè)機(jī)械物體從高溫冷卻到超低溫。這些控制脈沖是由機(jī)器學(xué)習(xí)代理自行發(fā)現(xiàn)的。這項(xiàng)工作展示了人工機(jī)器智能在發(fā)展量子技術(shù)方面的效用。

量子計(jì)算有可能通過(guò)實(shí)現(xiàn)高計(jì)算速度和重新設(shè)定加密技術(shù)來(lái)徹底改變世界。這就是為什么許多研究機(jī)構(gòu)和Google、IBM等大型科技公司正在投入大量資源開(kāi)發(fā)此類技術(shù)。但要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，研究人員必須在非常高的速度下實(shí)現(xiàn)對(duì)這種量子系統(tǒng)運(yùn)行的完全控制，這樣才能消除噪聲和阻尼的影響。

“為了穩(wěn)定一個(gè)量子系統(tǒng)，控制脈沖必須是快速的——而我們的人工智能控制器已經(jīng)顯示出有希望實(shí)現(xiàn)這樣的成就，”Sarma說(shuō)，“因此，我們提出的使用人工智能控制器的量子控制方法可以在高速量子計(jì)算領(lǐng)域提供一個(gè)突破，它可能是實(shí)現(xiàn)量子機(jī)器自動(dòng)駕駛的第一步，類似于自動(dòng)駕駛汽車。我們希望這樣的方法能夠吸引許多量子研究人員參與到未來(lái)的技術(shù)發(fā)展中。”

關(guān)鍵詞： 人工智能