量子验证问题被这位女博士生破解
作者:亚搏体育官网 发布时间:2021-12-20 00:28
本文摘要:2017年春季,UrmilaMahadev发现自己沦为少数十分幸运地的研究生之一。她刚解决问题了量子计算出来中的一个主要问题,即探寻如何扎根与直觉相当严重有违的量子物理学定律建构起量子计算机。融合早期论文,Mahadev得出结论了所谓盲计算出来成果。 德克萨斯大学奥斯汀分校的计算机科学家ScottAaronson回应,这“毫无疑问代表着她将沦为一颗冉冉升起的新星。

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2017年春季,UrmilaMahadev发现自己沦为少数十分幸运地的研究生之一。她刚解决问题了量子计算出来中的一个主要问题,即探寻如何扎根与直觉相当严重有违的量子物理学定律建构起量子计算机。融合早期论文,Mahadev得出结论了所谓盲计算出来成果。

德克萨斯大学奥斯汀分校的计算机科学家ScottAaronson回应,这“毫无疑问代表着她将沦为一颗冉冉升起的新星。”量子检验问题被这位女博士生密码UrmilaMahadev最近在加州大学伯克利分校举行了计算机科学研讨会当时刚28岁的Mahadev早已在加州大学伯克利分校展开第七年博士生自学——绝大多数学生似乎都承受没法如此漫长的自学时间。她在伯克利的导师UmeshVarizani回应,如今,她享有了这一“可爱得令人羡慕的博士生”论文。

然而,Mahadev并没在那年毕业——她甚至没考虑过毕业,因为她指出自己的工作还没已完成。五年多以来,她在自学与研究当中遇上了另一个最重要问题,也就是Aaronson所提及的“量子计算出来领域中的众多根本性问题”,即:如果拒绝量子计算机继续执行发布命令的指令,不应如何辨别其否知道按照命令展开,或者否展开了任何量子性质的计算出来?这个问题有可能迅速就不会被学术界彻底解决。

研究人员们期望需要尽早让量子计算机在各类问题当中获取指数级加快能力,还包括仿真黑洞周边活动到仿真蛋白质大分子的拉链方式等等。然而,如果说某些计算出来归属于只有量子计算机需要继续执行、而经典计算机无法处置的类型,我们该如何辨别量子计算机否作出了准确的计算出来处置?如果大家不信任传统计算机,那么在理论上我们几乎可以对计算出来中的每个步骤展开复查。然而,量子系统从本质上无法被这种复查。

首先,其内部工作原理非常复杂:对享有数百个量子比特(或者称之为“量子位”)的计算机展开内部状态叙述,就必须一块需要存储下整个可见宇宙的极大硬盘。即使大家通过某种方式寻找了记录这一叙述的充裕存储空间,问题依然没获得解决问题。量子计算机的内部状态一般来说由大量彼此有所不同的非量子“经典”态变换而出(正如薛定谔的猫理论,其正处于既杀又生子的状态)。

然而,在测量了其中某一量子态之后,其就不会塌缩为经典状态中的一种。某种程度的,这意味著在300量子比特的量子计算机当中,我们仔细观察到的结果将仅仅只是300个经典比特——0或者1。

Vazirani说明称之为,“量子计算机十分强劲,但同时也十分谜样。”考虑到这些容许因素,计算机科学家们长期以来仍然摸不确切量子计算机否需要获取贯彻可靠的运营确保,即证明其显然早已已完成了声称的计算出来功能。耶路撒冷希伯来大学计算机科学家DoritAharonov发问道,“量子与经典世界之间的相互作用否强劲到不足以展开对话?”在研二阶段,Mahadev被这个问题所深深吸引住,因为她意识到自己无法几乎解读问题本身。

在接下来的几年中,她尝试了一种又一种构建方法。她回应,“我投放了很多时间,我指出自己寻找了准确的方向,但迅速在一年之后依然宣告告终。”但她不愿早已退出。

Mahadev展现出出有一种结实的决意,这是Vazirani此前从未见过的。他回应,“从这个角度来讲,Mahadev意味著是一位真是的学生。”如今,经过八年的自学,Mahadev再一获得成功。她明确提出一种交互式协议,通过该协议,不具备量子计算能力的用户可以利用密码方法将工具部署在量子计算机之上并随时随地加以驱动,从而保证量子计算机遵循其指令。

Vazirani回应,Mahadev的方法协助用户们取得了“计算机总有一天无法挣脱的掌控手段。”Aaronson认为,对于一位在读学生而言,这样以一己之力已完成的成果堪称“十分难以置信”。

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Mahadev如今早已沦为伯克利大学的博士后研究员,并在日前开会的计算机科学基础年度研讨会上发布了自己的协议。该研讨会是理论计算机科学领域规模仅次于的盛会之一,本届会议于巴黎举办。她的成果在会上被颁发“最佳论文”与“最佳学生论文”奖,这一切即使是对理论计算机科学家们而言都可谓极大的荣誉。

在一篇博文中,曾与Mahadev展开过合作的加州理工学院计算机科学家ThomasVidick认为,她的成果是“最近几年以来,量子计算出来与理论计算机科学家领域经常出现的、尤为卓越的思想之一。”量子计算出来研究者们不仅对Mahadev协议所获得的成就深感激动,同时亦惊叹她给这个问题带给的全新处置方法。

Vidick写到,在量子领域用于经典密码学手段是一种“确实精致的思维。我期望以此为基础,未来需要经常出现更加多振奋人心的成果。”漫长的道路Mahadev出生于洛杉矶的一个医生家庭,并在毕业南加州大学之后展开过多次专业切换,期望需要在承继医生头衔之外寻找确实合适自己的发展道路。此后,由知名RSA加密算法创造者之一、计算机科学家LeonardAdleman教授的课程让她对理论计算机科学创建起浓厚兴趣。

她向伯克利研究生院递交了申请人,说明称之为她对理论计算机科学中的各个方面都很感兴趣——除了量子计算出来。她回想道,“当时,量子计算出来听得一起是种几乎陌生的事物,我回应显然不过于理解。

”她在转入伯克利之后,Vazirani精彩易懂的说明迅速转变了她的点子。Vazirani认为,他曾得这位杰出的学生讲解一个经典问题,即思维如何寻找对量子计算出来展开检验的协议。这个问题“完全唤起出有了她的想象力。

”Mahadev说明称之为,“协议就看起来谜题。对我来说,这类问题的紧贴门槛更加较低,因为我们可以立刻开始构想自己的协议,而后展开尝试以仔细观察其如何工作。

”她自由选择了这个方向作为自己的博士生课题,而Vazirani则将此称作一条“漫长的道路。”如果量子计算机需要解决问题经典计算机无法解决问题的问题,这并不代表着涉及解决方案必定无法检查。

举例来说,在考虑到大数因子分解成问题时,量子计算机需要有效地解决问题这一经典计算机所无法处置的难题,而其检验工作却非常简单。更加明确地谈,尽管经典计算机无法计算出来出有明确数字,但其需要将得出结论的因子相加以仔细观察得出结论的大数否与完整大数大于——只要大于,即代表得出结论了准确的答案。

然而,计算机科学家们指出(最近我们亦在证明层面迈进了最重要一步),量子计算机需要解决问题的众多问题并不不存在上述特征。换言之,经典计算机不仅无法解决问题这类问题,甚至无法辨别得出的解决方案否准确。有鉴于此,安大略省滑铁卢周界理论物理研究所的物理学家DanielGottesman于2004年左右明确提出了一个问题,即否有可能创建起一种协议,从而由量子计算机向某非量子仔细观察方证明其显然已完成了声称的计算出来。

在四年之内,量子计算出来研究人员们早已得出结论了部分答案。早已有两个团队各自独立国家得出证明,相比于利用纯粹的经典检验计算机,在量子计算机之内创建一个小型检验系统未来将会对该量子计算机的计算出来过程展开证明。研究人员们之后对此种方法作出了改良,并证明对所有检验方的市场需求,最后都可归因于于对单一量子比特的测量能力。


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