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    读研八年不毕业,她处置了量子计算的一个基本性成绩
    时间:2018-12-25 12:44 来源:网络整理 作者:网络 浏览:收藏 挑错 推荐 打印

    读研八年不毕业,她处置了量子计算的一个基本性成绩

    马哈德夫列席 10 月上旬在加州大学伯克利分校举行的计算机迷信研讨会;之后,她在巴黎举行的计算机迷信基础学术报告会上宣布了演讲。

    2017 年春天,乌尔米拉·马哈德夫(Urmila Mahadev)让大少数研讨生都很羡慕。她刚刚处置了量子计算范围的一个严重成绩。所谓量子计算,研讨的是量子计算机,它的算力来自于量子物理学的奇特规律。德州大学奥斯汀分校的计算机迷信家斯科特·阿伦森(Scott Aaronson)指出,马哈德夫的新研讨成果(称为“盲计算”),加之她早先宣布的论文,让一切人看到,“她是一颗冉冉升起的新星”。

    事先,28 岁的马哈德夫曾经在加州大学伯克利分校念了七年的研讨生,早就过了大少数先生刻不容缓想要毕业的阶段。如今,她终于具有了完成一篇“美丽博士论文”的条件,马哈德夫在伯克利的博士生导师优曼许·瓦齐雷尼(Umesh Vazirani)如是说。

    不过,马哈德夫没有在那一年毕业,她甚至没有思索过毕业的成绩。她的研讨还没有完成。

    量子计算范围的最基本成绩之一

    五年多来,马哈德夫不断还在研讨另一个成绩,阿伦森称之为“你能在量子计算范围提出的最基本成绩之一”,即:假设我们让量子计算机执行一次计算义务,我们如何知道它真的遵照了指令,它终究有没有做任何与量子计算有关的事情?

    这个成绩能够很快就会超越学术的范围。研讨人员希望,量子计算机可以在相对较短的时间内,在一系列成绩上完成指数级的计算减速,包括对黑洞周围的天体行为停止建模、模拟大分子蛋白质的折叠方式,等等。

    不过,一旦量子计算机可以执行传统计算机无法完成的义务,我们如何才能知道它的计算进程是对的呢?

    假设我们不信任一台传统计算机,实际上说,我们可以亲身对每一个计算步骤停止检验。但是,量子系统从基本上是抵抗这种检验的。首先,它们的外部机制极端复杂:即使是一台只要数百个量子比特(即量子位)的计算机,假设我们要把描画其外部形状的信息全部记载上去,我们将需求一个比整个可观测宇宙还要大的硬盘,才能把这些信息存储上去。

    读研八年不毕业,她处置了量子计算的一个基本性成绩

    而且,即使有足够的空间来存储这些信息,我们也无法去了解它。量子计算机的外部形状,通常是许多非量子“经典”形状的叠加,这就像薛定谔的猫,同时处于既死又活的形状。但是,一旦你对一个量子态停止测量,它就会坍缩成其中一个经典态。假设察看一台 300 量子比特计算机的外部,其实你只会看到 300 个经典比特(0 和1)对着我们笑。

    “量子计算机十分弱小,但它异样十分奥秘。”瓦齐雷尼说道。

    思索到这些限制要素,计算机迷信家不断以来就想知道,能否有能够让量子计算机提供某种万无一失的保证,即它确实做了本人宣称做过的那些事情。“量子世界与经典世界之间的相互作用能否弱小到足以完成彼此之间的对话?”耶路撒冷希伯来大学的计算机迷信家多瑞特·阿哈罗诺夫(Dorit Aharonov)这样问道。

    八年,终于成功!

    在念研讨生的第二年,马哈德夫被这个成绩迷住了,而且她本人也不完全明白其中的缘由。随后几年,她尝试了一个又一个办法。“很多时分,我都觉得本人做对了,然后它们却崩溃了,有的耗时很短,有的则要花上一年。”她说。

    但马哈德夫没有保持,反而表现出一种锲而不舍的决计,这是瓦齐雷尼在其别人身上不曾见过的,他说,“从这个方面讲,乌尔米拉相对异乎寻常。”

    如今,念了八年研讨生后,马哈德夫成功了。她设想出一种交互协议,经过这种协议,那些本身不具有量子才能的用户可以运用加密技术,给量子计算机套上“挽具”,驾驭它去往任何想去的中央,并且可以确定量子计算机是在遵照指令行事。瓦齐雷尼表示,马哈德夫的办法向用户提供了“计算机无法挣脱的手腕”。

    阿伦森说,一名研讨生可以单枪匹马取得这样的成果,这“十分惊人”。

    马哈德夫如今是加州大学伯克利分校的博士后研讨员,她最近在计算机迷信基础学术报告会上展现了本人的协议——该会议是实际计算机迷信范围规模最大的会议之一,往年在巴黎举行。马哈德夫的研讨成果被授予大会“最佳论文”和“最佳先生论文”。对一名实际计算机迷信家来说,这是难得的殊荣。

    加州理工学院的计算机迷信家托马斯·维迪克(Thomas Vidick)曾与马哈德夫同事,他在一篇博客文章中,把后者的研讨成果称为“近些年在量子计算和实际计算机迷信交叉范围出现的最出色成果之一”。

    让研讨人员感到兴奋的,不只是马哈德夫的协议所取得的效果,更在于她为处置这个成绩而提出的全新办法。在量子范围运用经典加密技术是一个“真正新颖的想法”,维迪克写道,“我以为这种想法将催生更多的研讨成果。”

    “我的目的历来不是为了毕业”

    马哈德夫在洛杉矶的一个医生家庭长大,她本科就读于南加州大学,在那里辗转于多个研讨范围。后来,她只是确信本人不想当一名医生。后来,RSA 加密算法的发明者之一、计算机迷信家伦纳德·阿德曼(Leonard Adleman)教授的一门课程,让她对实际计算机迷信产生了浓重的兴味。她向加州大学伯克利分校的研讨生院提出了央求,并在央求书中表示,本人对实际计算机迷信的各个方面都感兴味——量子计算除外。

    “事先,它听起来像是我最不熟习、最不了解的东西。”马哈德夫说。

    不过,她离开伯克利分校后,瓦齐雷尼深刻易懂的解释很快改动了她的想法。瓦齐雷尼给她布置了一项义务,让她找出一种可以验证量子计算的协议。瓦齐雷尼说,这个成绩“真正激起了她的想象力”。

    读研八年不毕业,她处置了量子计算的一个基本性成绩

    “协议就像谜题。”马哈德夫解释道,“对我来说,它们似乎比其他成绩更容易切入,由于我可以立刻末尾思索那些协议,然后打破它们,这可以让我看到它们是如何发扬作用的。”马哈德夫把这个成绩作为了博士研讨的课题,从而踏上了瓦齐雷尼所谓的“漫漫长路”。

    假设量子计算机可以处置传统计算机无法处置的成绩,并不一定意味着我们难以检验量子计算机给出的处置方案。

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