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來自布里斯托爾大學(xué)量子工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)室(QETLabs)的科學(xué)家們開發(fā)了一種算法，為量子系統(tǒng)的基礎(chǔ)物理學(xué)提供了寶貴的見解：為量子計(jì)算和傳感的重大進(jìn)展鋪平了道路，并有可能翻開科學(xué)研究的新一頁。
在物理學(xué)中，粒子系統(tǒng)及其演變是由數(shù)學(xué)模型描述的，需要理論論證和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的成功互動(dòng)。更為復(fù)雜的是對(duì)粒子系統(tǒng)在量子力學(xué)水平上相互作用的描述，這通常是用哈密爾頓模型來完成的。由于量子態(tài)的性質(zhì)，從觀測(cè)中制定哈密頓模型的過程變得更加困難，當(dāng)試圖驗(yàn)證它們時(shí)，它們通常就會(huì)崩潰。
在發(fā)表于《自然·物理學(xué)》的論文《從實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)量子系統(tǒng)模型》中，來自布里斯托爾QET實(shí)驗(yàn)室的量子力學(xué)專家描述了一種算法，該算法通過作為一個(gè)自主代理，使用機(jī)器學(xué)習(xí)來逆向設(shè)計(jì)哈密爾頓模型來克服這些挑戰(zhàn)。
該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一個(gè)新的協(xié)議，為感興趣的量子系統(tǒng)制定和驗(yàn)證近似模型。他們的算法自主工作，在目標(biāo)量子系統(tǒng)上設(shè)計(jì)和執(zhí)行實(shí)驗(yàn)，并將結(jié)果數(shù)據(jù)反饋給算法。它提出了描述目標(biāo)系統(tǒng)的候選哈密頓模型，并使用統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，即貝葉斯系數(shù)，對(duì)它們進(jìn)行區(qū)分。
令人振奮的是，該團(tuán)隊(duì)能夠在一個(gè)涉及鉆石缺陷中心的現(xiàn)實(shí)生活中的量子實(shí)驗(yàn)中成功展示該算法的能力，鉆石是一個(gè)經(jīng)過充分研究的量子信息處理和量子感應(yīng)平臺(tái)。該算法可用于幫助新設(shè)備的自動(dòng)表征，如量子傳感器。因此，這一發(fā)展代表了量子技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重大突破。
"結(jié)合當(dāng)今超級(jí)計(jì)算機(jī)的力量和機(jī)器學(xué)習(xí)，我們能夠自動(dòng)發(fā)現(xiàn)量子系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)。隨著新的量子計(jì)算機(jī)/模擬器的出現(xiàn)，該算法變得更加令人興奮：首先它可以幫助驗(yàn)證設(shè)備本身的性能，然后利用這些設(shè)備來理解越來越大的計(jì)算系統(tǒng)，"布里斯托爾大學(xué)QETLabs和量子工程博士培訓(xùn)中心的Brian Flynn說。
了解基礎(chǔ)物理學(xué)和描述量子系統(tǒng)的模型，有助于我們推進(jìn)對(duì)適用于量子計(jì)算和量子傳感的技術(shù)的認(rèn)識(shí)，該研究的下一步是擴(kuò)展該算法，以探索更大的系統(tǒng)和不同類別的量子模型，代表不同的物理現(xiàn)象或基本結(jié)構(gòu)。
(原標(biāo)題：人工智能算法幫助揭開量子系統(tǒng)的物理學(xué)基礎(chǔ))
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