京公网安备 11010802034615号
经营许可证编号:京B2-20210330
量子计算应对大数据挑战: 中国科大首次实现量子机器学习算法
中国科学技术大学潘建伟教授及其同事陆朝阳、刘乃乐等组成的研究团队在国际上首次实现量子机器学习算法。日前,国际权威物理学期刊《物理评论快报》发表了这一论文。这是量子计算应用于大数据分析和人工智能领域的开创性实验工作。
机器学习是人工智能的核心,通过使机器模拟人类学习行为,智能化地从过去的经历中获得经验,从而改善其整体性能,重组内在知识结构,并对未知事件进行准确的推断。机器学习在科学和工程诸多领域都有着非常广泛的应用,例如金融分析、数据挖掘、生物信息学、医学诊断等。生活中常见的一些智能系统也广泛使用机器学习算法,例如电子商务、手写输入、邮件过滤等。
随着大数据时代的到来,人类产生的电子数据正在以每两年翻一番的增幅爆炸式增长。据估计,人类在过去三年间产生的数据总量超过了之前几千年产生的数据总量。另一方面,随着后摩尔时代的到来,经典计算机芯片尺寸难以进一步缩小,计算速度的进一步提升受到限制,科学家预测机器学习等大数据分析任务在未来或面临大数据爆炸式增长的巨大挑战。
应对这一挑战,欧美主要发达国家政府和高科技公司已经在积极整合研究力量和资源,抢滩布局,力争在量子信息技术应用方面占据先机。例如,2013年,美国国家航空航天局和Google联合成立了量子人工智能实验室。2014年,英国牛津大学、诺基亚公司、和全球最大军火供应商洛克希德马丁公司合建了量子优化和机器学习中心。
2013年,美国麻省理工学院(MIT)塞斯·罗伊德(Seth Lloyd)教授提出理论预言,利用量子系统在处理高维向量上的并行计算优势,可以为机器学习带来指数量级的加速,将能远远超越现有经典计算机的运算速度。理论估计,计算两个亿亿亿维向量的距离,用目前最快的、每秒钟亿亿次运算速度的经典计算机大概需要十年,而用GHz时钟频率的量子计算机则可需要不到1秒的时间。
潘建伟小组发展了世界领先的光量子计算物理实现研究平台,在国际上率先实验实现了基于量子比特的机器学习算法演示。该算法的核心是通过以经典数据编码的微观量子态和辅助量子比特的纠缠,快速提取出不同向量间的内积、欧几里得距离等信息。审稿人一致评价该工作“非常前沿,具有高度的兴趣”、“在量子机器学习这个重要而有趣的课题迈出了第一步”。PhysOrg等国际科学新闻媒体报道了这一工作。
在中科院、教育部、科技部和基金委的长期支持下,潘建伟团队对光学量子计算开展了系统性和战略性的研究,取得了一系列开创性的成果:在世界上率先实现了五光子、六光子、八光子纠缠,制备了最高品质量子点单光子源,构建了基于多光子比特操纵的量子计算演示验证平台,开展了光子逻辑门、容失编码、拓扑量子纠错、多自由度隐形传态等面向可扩展量子计算的研究,首次实现了肖尔大数分解算法、任意子分数统计的量子模拟、求解线性方程组量子算法和量子人工智能算法等,在光学量子计算领域一直保持着国际领先地位。
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
在 MySQL 数据查询中,“按顺序计数” 是高频需求 —— 例如 “统计近 7 天每日订单量”“按用户 ID 顺序展示消费记录”“按产品 ...
2025-10-31在数据分析中,“累计百分比” 是衡量 “部分与整体关系” 的核心指标 —— 它通过 “逐步累加的占比”,直观呈现数据的分布特征 ...
2025-10-31在 CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的工作中,“二分类预测” 是高频需求 —— 例如 “预测用户是否会流失”“判断客户 ...
2025-10-31在 MySQL 实际应用中,“频繁写入同一表” 是常见场景 —— 如实时日志存储(用户操作日志、系统运行日志)、高频交易记录(支付 ...
2025-10-30为帮助教育工作者、研究者科学分析 “班级规模” 与 “平均成绩” 的关联关系,我将从相关系数的核心定义与类型切入,详解 “数 ...
2025-10-30对 CDA(Certified Data Analyst)数据分析师而言,“相关系数” 不是简单的数字计算,而是 “从业务问题出发,量化变量间关联强 ...
2025-10-30在构建前向神经网络(Feedforward Neural Network,简称 FNN)时,“隐藏层数目设多少?每个隐藏层该放多少个神经元?” 是每个 ...
2025-10-29这个问题切中了 Excel 用户的常见困惑 —— 将 “数据可视化工具” 与 “数据挖掘算法” 的功能边界混淆。核心结论是:Excel 透 ...
2025-10-29在 CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的工作中,“多组数据差异验证” 是高频需求 —— 例如 “3 家门店的销售额是否有显 ...
2025-10-29在数据分析中,“正态分布” 是许多统计方法(如 t 检验、方差分析、线性回归)的核心假设 —— 数据符合正态分布时,统计检验的 ...
2025-10-28箱线图(Box Plot)作为展示数据分布的核心统计图表,能直观呈现数据的中位数、四分位数、离散程度与异常值,是质量控制、实验分 ...
2025-10-28在 CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的工作中,“分类变量关联分析” 是高频需求 —— 例如 “用户性别是否影响支付方式 ...
2025-10-28在数据可视化领域,单一图表往往难以承载多维度信息 —— 力导向图擅长展现节点间的关联结构与空间分布,却无法直观呈现 “流量 ...
2025-10-27这个问题问到了 Tableau 中两个核心行级函数的经典组合,理解它能帮你快速实现 “相对位置占比” 的分析需求。“index ()/size ( ...
2025-10-27对 CDA(Certified Data Analyst)数据分析师而言,“假设检验” 绝非 “套用统计公式的机械操作”,而是 “将模糊的业务猜想转 ...
2025-10-27在数字化运营中,“凭感觉做决策” 早已成为过去式 —— 运营指标作为业务增长的 “晴雨表” 与 “导航仪”,直接决定了运营动作 ...
2025-10-24在卷积神经网络(CNN)的训练中,“卷积层(Conv)后是否添加归一化(如 BN、LN)和激活函数(如 ReLU、GELU)” 是每个开发者都 ...
2025-10-24在数据决策链条中,“统计分析” 是挖掘数据规律的核心,“可视化” 是呈现规律的桥梁 ——CDA(Certified Data Analyst)数据分 ...
2025-10-24在 “神经网络与卡尔曼滤波融合” 的理论基础上,Python 凭借其丰富的科学计算库(NumPy、FilterPy)、深度学习框架(PyTorch、T ...
2025-10-23在工业控制、自动驾驶、机器人导航、气象预测等领域,“状态估计” 是核心任务 —— 即从含噪声的观测数据中,精准推断系统的真 ...
2025-10-23