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今天是世界量子日,量子计算先驱,Aaronson

时间:2021-04-15 23:08

机器之心报道

今天是世界量子日,量子计算先驱,Aaronson(图1)

刚刚,理论计算机科学家、UT Austin 教授、量子计算先驱 Scott Aaronson 因其对量子计算的开创性贡献被授予 2020 年度 ACM 计算奖。

在获奖公告中,ACM 表示:量子计算的意义在于利用量子物理学定律解决传统计算机无法解决或无法在合理时间内解决的难题。Aaronson 的研究展示了计算复杂性理论为量子物理学带来的新视角,并清晰地界定了量子计算机能做什么以及不能做什么。他在推动量子优越性概念发展的过程起到了重要作用,奠定了许多量子优越性实验的理论基础。这些实验最终证明量子计算机可以指数级的加速,而无需事先构建完整的容错量子计算机。

无人不知 Scott Aaronson

在量子计算这个领域,Scott Aaronson 毫无疑问称得上先驱。

今天是世界量子日,量子计算先驱,Aaronson(图2)

Scott Aaronson 是德克大学奥斯汀分校计算机科学教授,主要研究领域为理论计算机科学,研究兴趣包括量子计算机的能力与局限性以及计算复杂性理论等。Aaronson 毕业于康奈尔大学,并获得加州大学伯克利分校的计算机科学博士学位。过往所获荣誉包括 Tomassoni-Chisesi 物理学奖(2018 年)Simons 研究者奖(2017 年)和美国国家科学基金会的 Alan T. Waterman 奖(2012 年)2019 年,Scott Aaronson 因对量子计算和计算复杂性的贡献当选 ACM Fellow。

在得知自己获奖后,Aaronson 在个人博客中写道:巧合的是,今天是世界量子日。

Scott Aaronson 的主要研究贡献包括:

玻色子采样:2011 年,Scott Aaronson 与 Alex Arkhipov 合著的论文《线性光学的计算复杂性》证明了完全由线性光学元素构成的基础量子计算机无法通过经典计算机进行有效模拟。此后,Aaronson 致力于探索量子优越性实验如何实现量子计算的关键应用,即密码随机比特的生成。

2020 年底,中科大潘建伟研究团队等成功构建了 76 个光子 100 个模式的高斯玻色取样量子计算原型机九章,研究发表在《Science》杂志。Scott Aaronson 也是这篇论文的审稿人之一,并在自己的博客中详细分析了这项重大突破。

量子计算机的局限:Aaronson 在 2002 年的论文《碰撞问题的量子下界》中证明了碰撞问题的量子下界,这项工作界定了量子计算机在多对一功能中发现冲突的最短时间,从而证明了密码学的基本构成部分将保持量子计算机的安全。

经典复杂性理论:Aaronson 与 Avi Wigderson 共同提出了代数化(Algebrization)这是一种用于理解分离和折叠复杂性类的代数技术局限性的方法。

量子计算的科普工作:除了技术上的贡献,Aaronson 也始终致力于将量子计算推向大众,并成为了该领域颇具名气的布道者。在他的博客 Shtetl-Optimized 中,Aaronson 时常以简单易懂的方式介绍量子计算领域的热门话题,不管是基础理论问题还是量子设备的探讨,这些文章都广受欢迎并引发了很多有趣的讨论。Aaronson 还著有《自德谟克利特以来的量子计算》一书。

今天是世界量子日,量子计算先驱,Aaronson(图3)

ACM 计算奖设立于 2007 年,由 IT 巨头 Infosys 赞助,奖金为 25 万美元。过往获奖者包括谷歌 AI 负责人 Jeff Dean、AlphaGo 之父 David Silver 等著名计算机科学家。

Infosys CEO Pravin Rao 表示:祝贺 Scott Aaronson 成为今年的获奖者。当构建量子计算设备工作在上世纪 90 年代首次被严肃探讨的时候,有人将其视为科幻小说。虽然功能完备的量子计算机尚未成为现实,但这绝非科幻小说。谷歌等公司的量子硬件实验成功地证明了其优越性,为追随这一领域的人带来了奇迹和希望。

本文相关词条概念解析:

量子

量子(quantum)是现代物理的重要概念。最早是M普朗克在1900年提出的。他假设黑体辐射中的辐射能量是不连续的,只能取能量基本单位的整数倍。后来的研究表明,不但能量表现出这种不连续的分离化性质,其他物理量诸如角动量、自旋、电荷等也都表现出这种不连续的量子化现象。这同以牛顿力学为代表的经典物理有根本的区别。量子化现象主要表现在微观物理世界。描写微观物理世界的物理理论是量子力学。量子一词来自拉丁语quantum,意为“有多少”,代表“相当数量的某物质”。在物理学中常用到量子的概念,指一个不可分割的基本个体。例如,“光的量子”是光的单位。而延伸出的量子力学、量子光学等更成为不同的专业研究领域。其基本概念为所有的有形物质是“可量子化的”。“量子化”指其物理量的数值是特定的,而不是任意值。例如,在(休息状态的)原子中,电子的能量是可量子化的。这决定原子的稳定和一般问题。在20世纪的前半期,出现了新的概念。许多物理学家将量子力学视为了解和描述自然的的基本理论。在量子出现在世界上100多年间,经过普朗克,爱因斯坦,斯蒂芬霍金等科学家的不懈努力,已初步建立量子力学理论。

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