研究人員已經(jīng)實施了一個原型量子器件，可以生成和分析可能未來的量子疊加。使用新的量子算法，決策過程的可能結(jié)果被編碼為不同光子位置的疊加。使用干涉測量法，該團隊表明，可以通過一組可能的未來進行搜索，而無需完整的故事在2018年的電影“無限戰(zhàn)爭”中，有一個場景讓斯特蘭奇博士研究了1400萬個可能的未來，以尋找一個英雄將獲勝的單一時間線。也許他會在量子計算機的幫助下度過一段輕松的時光。來自新加坡南洋理工大學(xué)(NTU新加坡)和澳大利亞格里菲斯大學(xué)的一組研究人員構(gòu)建了一個原型量子器件，可以在同時量子疊加中產(chǎn)生所有可能的未來。

NTU新加坡助理教授Mile Gu解釋說：“當(dāng)我們考慮未來時，我們面臨著各種各樣的可能性。”他領(lǐng)導(dǎo)了量子算法的開發(fā)，該算法支持原型“隨著我們深入研究這些可能性，這些可能性呈指數(shù)級增長例如，即使我們每分鐘只有兩種可能的選擇，在不到半小時的時間里就有1400萬種可能的未來。在不到一天的時間里，這個數(shù)字超過了宇宙中的原子數(shù)。然而，他和他的研究小組意識到，量子計算機可以通過將它們置于量子疊加來檢查所有可能的未來 - 類似于薛定諤著名的同時存活和死亡的貓。

為了實現(xiàn)這一計劃，他們與格里菲斯大學(xué)的Geoff Pryde教授領(lǐng)導(dǎo)的實驗小組合作。該團隊共同實施了一個專門設(shè)計的光子量子信息處理器，其中決策過程的潛在未來結(jié)果由光子的位置 - 光的量子粒子來表示。然后他們證明了量子器件的狀態(tài)是多個潛在未來的疊加，由它們的發(fā)生概率加權(quán)。

“該設(shè)備的功能受到了諾貝爾獎獲得者Richard Feynman的啟發(fā)，”新加坡團隊成員Jayne Thompson博士說。“當(dāng)費曼開始研究量子物理學(xué)時，他意識到當(dāng)粒子從A點移動到B點時，它不一定遵循單一路徑。相反，它同時橫穿連接點的所有可能路徑。我們的工作擴展了這種現(xiàn)象和線束它用于建模統(tǒng)計期貨。“

該機器已經(jīng)展示了一個應(yīng)用程序 - 衡量我們對當(dāng)前特定選擇的偏見對未來的影響程度。“我們的方法是綜合各種偏見的所有可能未來的量子疊加。”實驗團隊成員Farzad Ghafari解釋說：“通過相互干擾這些疊加，我們可以完全避免單獨看待每個可能的未來。事實上，許多當(dāng)前的人工智能(AI)算法通過觀察它們的微小變化來學(xué)習(xí)。行為可以導(dǎo)致不同的未來結(jié)果，因此我們的技術(shù)可以使量子增強的AI更有效地學(xué)習(xí)其行為的效果。“

該團隊注意到，他們目前的原型同時模擬最多16個期貨，基礎(chǔ)量子算法原則上可以無限制地擴展。“這就是讓這個領(lǐng)域如此令人興奮的原因，”Pryde說。“它讓人想起20世紀(jì)60年代的古典電腦。正如很少有人能想象到20世紀(jì)60年代古典電腦的多種用途，我們?nèi)匀粚α孔佑嬎銠C能做什么一無所知。每一個新應(yīng)用的發(fā)現(xiàn)都提供了進一步推動他們的技術(shù)發(fā)展。“