量子智能系統(tǒng)中的經(jīng)典機(jī)器學(xué)習(xí)

機(jī)器學(xué)習(xí)是一門多領(lǐng)域交叉學(xué)科，專門研究計(jì)算機(jī)怎樣模擬或?qū)崿F(xiàn)人類的學(xué)習(xí)行為，以獲取新的知識或技能，重新組織已有的知識結(jié)構(gòu)使之不斷改善自身的性能。它是人工智能的核心，是使計(jì)算機(jī)具有智能的根本途徑。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代各行業(yè)對數(shù)據(jù)分析需求的持續(xù)增加，通過機(jī)器學(xué)習(xí)的算法高效地獲取知識，已逐漸成為當(dāng)今機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)發(fā)展的主要推動力。

所以，機(jī)器學(xué)習(xí)具有兩個(gè)核心要素：一是機(jī)器數(shù)據(jù)，二是機(jī)器算法。機(jī)器學(xué)習(xí)算法是一類從數(shù)據(jù)中自動分析獲得規(guī)律，并利用規(guī)律對未知數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測的算法。

我們都知道，當(dāng)今的計(jì)算機(jī)有我們現(xiàn)在廣泛使用的、傳統(tǒng)的電子計(jì)算機(jī)，還有正在試驗(yàn)使用、不久即將實(shí)際應(yīng)用的量子計(jì)算機(jī)。所以，除了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)、傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)算法之外，還存在有量子數(shù)據(jù)、量子計(jì)算機(jī)算法，如下表所示。

這樣，將量子計(jì)算和機(jī)器學(xué)習(xí)理論結(jié)合起來就會有四種不同的方法與途徑。第一個(gè)字母指的是所研究的系統(tǒng)數(shù)據(jù)是經(jīng)典的還是量子的，而第二個(gè)字母指的是使用經(jīng)典或量子信息處理設(shè)備。具體有這么四種：

上面第一種和第二種常統(tǒng)稱為傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)，或簡稱為機(jī)器學(xué)習(xí)；第三種和第四種統(tǒng)稱為量子機(jī)器學(xué)習(xí)，有時(shí)候也將第二種也列入為量子機(jī)器學(xué)習(xí)范疇。

第一種是當(dāng)前的人工智能所廣泛使用的機(jī)器算法及其所處理分析的數(shù)據(jù)，許多人都有所了解，就不用介紹了。在這里，我們先簡單解釋第二種，也就是本文的標(biāo)題：量子系統(tǒng)的經(jīng)典機(jī)器學(xué)習(xí)，這是當(dāng)前在物理學(xué)研究中所使用的通過經(jīng)典的機(jī)器算法來處理分析量子系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

將經(jīng)典的機(jī)器學(xué)習(xí)方法應(yīng)用于量子系統(tǒng)的研究是當(dāng)前物理學(xué)研究的一個(gè)新興領(lǐng)域。經(jīng)典機(jī)器學(xué)習(xí)有效地處理量子物理研究中的大量實(shí)驗(yàn)或計(jì)算數(shù)據(jù)，以便表征未知量子系統(tǒng)，使其有效地應(yīng)用在包括量子信息理論、量子技術(shù)開發(fā)和計(jì)算材料設(shè)計(jì)中。