雖說愛因斯坦曾經(jīng)拒絕量子力學(xué)，說上帝不會擲骰子，但有些投資人及公司都迫切希望，上帝就是靠擲骰子的。

Alexa 和 Siri 可以理解你在說什么，自動駕駛汽車穿過城市的大街小巷，這些科技的發(fā)展得益于人工智能領(lǐng)域中的機(jī)器學(xué)習(xí)。

最近，研究人員表示，機(jī)器學(xué)習(xí)可以受益于量子計(jì)算機(jī)的研究。加拿大多倫多已經(jīng)有了相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)孵化器。而且，如果多倫多的產(chǎn)業(yè)孵化項(xiàng)目早在幾年前啟動，現(xiàn)在或許都有量子機(jī)器學(xué)習(xí)的公司了。

目前，機(jī)器學(xué)習(xí)和量子計(jì)算相結(jié)合的研究主要集中在使用初期的量子計(jì)算機(jī)來加速機(jī)器學(xué)習(xí)算法，或是使用傳統(tǒng)的機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)，來增加量子計(jì)算機(jī)的能量、持久性和效率。其最終計(jì)劃是：使用基于小型化量子計(jì)算機(jī)的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，更好的改進(jìn)、理解和表達(dá)大型量子信息數(shù)據(jù)或復(fù)雜量子計(jì)算結(jié)果。

當(dāng)然，這個終極目標(biāo)要等到可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量子信息存儲，以及有成熟的量子計(jì)算機(jī)出現(xiàn)才行。谷歌曾表示，該公司計(jì)劃在年底構(gòu)建49量子比特的量子計(jì)算機(jī)，所以，一個可以受益于這種結(jié)合的，具有成百上千量子比特的量子計(jì)算機(jī)還要等很多年才能實(shí)現(xiàn)。

然而，來自西班牙光子科學(xué)研究所的Peter Wittek表示，研究者不用等到超級量子計(jì)算機(jī)面世再開展實(shí)驗(yàn)或理論的研究，量子機(jī)器學(xué)習(xí)即使是在其初級階段也很有應(yīng)用前景的?！敖ㄔ焱ㄓ玫牧孔佑?jì)算機(jī)確實(shí)是一個技術(shù)挑戰(zhàn)”，Wittek說，“但是研究量子機(jī)器學(xué)習(xí)并不需要等所有條件都成熟?！?/p>

就如同量子密碼學(xué)和量子隨機(jī)數(shù)的產(chǎn)生技術(shù)，它們都是在沒有大型量子計(jì)算機(jī)的條件下發(fā)展成熟的。所以，量子機(jī)器學(xué)習(xí)也可以像這樣，找到機(jī)會在近期進(jìn)行發(fā)展和應(yīng)用。

作為《量子機(jī)器學(xué)習(xí)：量子計(jì)算對于數(shù)據(jù)挖掘的意義》一書的作者，Wittek表示，這個領(lǐng)域真正起飛是從 2008 年一種名叫HHL（根據(jù)其三個發(fā)明人Aram Harrow、Avinathan Hassidim、以及Seth Lloyd的姓氏命名）的量子算法開始的。

HHL解決了大量多自由度線性代數(shù)問題，而且其速度具有超越傳統(tǒng)超級計(jì)算機(jī)的潛力。由于很多機(jī)器學(xué)習(xí)都包含此類的高自由度（高維）代數(shù)問題，所以很多機(jī)器學(xué)習(xí)研究者便搭上了HHL的順風(fēng)車?；贖HL的機(jī)器學(xué)習(xí)算法在過去的幾年中涌現(xiàn)出了很多論文。

然而，Wittek表示，盡管HHL取得了不少輝煌成就，但它其實(shí)并不代表在近期最有希望的應(yīng)用領(lǐng)域，如金融、運(yùn)輸或者醫(yī)藥行業(yè)等進(jìn)行了應(yīng)用。而且，他補(bǔ)充道，傳統(tǒng)的基于GPU的機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用并不會被量子系統(tǒng)取代，即使谷歌、IBM或是其他公司做出了真正可以實(shí)用的量子計(jì)算機(jī)。

傳統(tǒng)的機(jī)器學(xué)習(xí)在某些應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)有足夠顛覆性了。但是，Wittek表示，標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法難以產(chǎn)生純的隨機(jī)數(shù)。金融領(lǐng)域常用的蒙特卡洛機(jī)器學(xué)習(xí)算法，需要純的隨機(jī)數(shù)達(dá)到較好的結(jié)果。但是經(jīng)典的計(jì)算機(jī)只能產(chǎn)生偽隨機(jī)數(shù)。而另一方面，量子系統(tǒng)則定義了純的隨機(jī)性。所以量子機(jī)器學(xué)習(xí)可以在這種地方立足。

而且，來自華盛頓Redmond的微軟量子架構(gòu)和計(jì)算組的Nathan Wiebe表示，當(dāng)系統(tǒng)輸入不是經(jīng)典的二進(jìn)制數(shù)據(jù)而是量子比特時，量子機(jī)器學(xué)習(xí)的優(yōu)勢會更加明顯。

“當(dāng)說起量子計(jì)算機(jī)的時候，如何知道其內(nèi)在的機(jī)理是什么樣的？”Wiebe說?！傲孔佑?jì)算機(jī)中所用的向量存在于一個無窮維空間中，人們不可能檢查或從中讀取向量的，以查看機(jī)器是否運(yùn)行正常?！?/p>

根據(jù)來自德州大學(xué)奧斯丁分校的計(jì)算機(jī)科學(xué)的教授Scott Aaronson所說，HHL所產(chǎn)生的炒作意義大于近期應(yīng)用于實(shí)際的希望。Aaronson在2015年針量子機(jī)器學(xué)習(xí)的研究中警告說，投資者應(yīng)對任何量子機(jī)器學(xué)習(xí)可能引起的技術(shù)突破保持清醒。

“過去十年來，幾乎所有發(fā)表的量子機(jī)器學(xué)習(xí)算法都是算法的架構(gòu)，”Aaronson說?！斑@些算法都不是從人們所希望解決和回答的經(jīng)典問題出發(fā)的?！?/p>

對此，Wittek表示，盡管有技術(shù)上的反對，但今年多倫多的量子機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練營和創(chuàng)業(yè)加速器計(jì)劃，仍然吸引了遠(yuǎn)超預(yù)期的申請者。申請活動最后一輪截止至7月24日，但他們六月中旬就收到了38個申請，而實(shí)際席位僅有40個。很明顯，現(xiàn)實(shí)驅(qū)動著創(chuàng)業(yè)者們試圖將想法轉(zhuǎn)換成為可實(shí)用的量子機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)。

“到11月底，這些公司會成立完成，到時候就會有真的公司存在了?！盬ittek說?！拔覀冾A(yù)期到明年夏天，就會有公司盈利?！?/p>