物理学家使用新量子设备取得突破

维也纳大学的一组物理学家创建了一个名为量子记忆电阻器的新量子设备，这可能会将人工智能（AI）和量子技术的世界结合起来。该实验是在意大利国家研究委员会（CNR）和米兰理工大学的合作下进行的，利用单光子在集成量子处理器上实现的。

该研究发表在期刊Nature Photonics上。

发现记忆电阻器

人工智能应用依赖于受人类大脑生物结构启发的神经网络，并通过数学训练使其能够执行人脸识别、驾驶或图像解释等任务。这些领域的主要研究重点之一，无论是在学术界还是工业界，就是集成能够快速高效地执行计算的设备。

2008年，在记忆电阻器的发现中，该领域取得了巨大的进步，记忆电阻器是一种根据过去电流的记忆改变其电阻的设备。记忆电阻器的行为与神经突触类似，这使得记忆电阻器成为神经形态架构的重要组成部分。

工程量子记忆电阻器

实验物理学家团队由Phillip Walther教授和Roberto Osellame博士领导，他们展示了如何工程化一种具有与记忆电阻器相同行为的设备。该设备还作用于量子态，并可以编码和传输量子信息，因此被称为“量子记忆电阻器”。考虑到记忆电阻器的动态，通常与典型的量子行为相矛盾，因此创建此类设备极为困难。

该团队依赖于单光子及其在两个或多个路径上的叠加传播能力。这使得团队能够实现该设备的开发。

他们进行了一个实验，其中单光子在玻璃基板上用激光刻写的波导上传播。这些单光子被引导到多个路径的叠加上，其中一个路径用于测量通过设备的光子通量。这些光子的数量调制了其他输出的传输，从而实现了与记忆电阻器类似的所需行为。

研究人员还能够进行模拟，证明带有量子记忆电阻器的光学网络可用于学习经典和量子任务。这使得团队相信量子记忆电阻器是合并人工智能和量子计算领域所需的。

Michele Spagnolo是该研究的第一作者。

“解锁人工智能中量子资源的全部潜力是当前量子物理和计算机科学研究的最大挑战之一，”Spagnolo说。