一个跨越250年的数学巨擘,贝叶斯法则,在2025年迎来了它的量子变革。由新加坡量子技术中心的ValerioScarani教授、香港科技大学白鸽助理教授和日本名古屋大学FrancescoBuscemi教授联合领导的国际团队,首次从根本原理推导出量子版本的贝叶斯法则,这一突破于8月28日发表在权威物理期刊《物理评论快报》。
这个策略不仅给量子计算和量子机器学习带来新东西,还让人们好好想想“几率”的本质。贝叶斯定律乃是统计推断与机器学习的核心工具,它可以助力人们依据新获取的证据,合理地去调整对事件发生概率的估量,
它简洁还挺巧妙的,往后做判断得把以往的信念跟当下的新信息给结合起来,可是传统贝叶斯法则是基于经典概率框架建立的,在量子世界的模糊和不确定面前,就不太行了,量子态既非单纯的概率分布,也非确定性状态,它们是概率的叠加,一测量就坍缩,这就使得“更新信念”的过程没法用传统数学直接来表述。
该团队的创新在于引入“最小变化原理”,利用量子物理中衡量两个量子态接近程度的“量子保真度”作为度量工具。他们通过最大化前向过程和逆向过程之间的量子保真度,推导出一种平衡变化最小与信息更新的量子贝叶斯规则。简单说就是更新对量子系统的认识时,变动尽量小,这样既能保留原来的信息,又能加入新的观测数据,这不仅是数学上的优雅,更是对量子世界“如何理性预判未来”的首次精准回答。
值得注意的是,研究结果部分对应了1980年代提出的Petz恢复映射,这一长期以来被认为可能代表量子贝叶斯规则的数学结构,如今获得了基于基本原理的正式“背书”。就像ValerioScarani教授说的,这是“数学物理方面的突破”,第一次让量子贝叶斯法则不再是推测,有了坚实的道理支撑。FrancescoBuscemi教授形象地表达:“贝叶斯法则伴随人类250年,我们这次给它装上了量子引擎。”
此次的突破并非仅仅是一个定理,它会对量子计算基础的数据处理与推断产生深远影响,例如在量子错误矫正里,更精准的状态估计可极大提升容错能力;在量子机器学习领域,依据量子贝叶斯思路设计的新算法将引发学习效能的变革,这或许如同经典计算时代贝叶斯网络的出现那般,推动新一轮信息科学的发展。
除此之外,该团队计划将原理推广至更多量子度量,去探寻可能存在的量子贝叶斯规则家族,也就是说,未来的量子概率推理不再是单一的,而是会依据具体应用场景灵活调整,构建量子推理的多元化生态,这般具前瞻性的研究方向显示,我们正处于探索量子信息“理性决策”新领域的开端。
对科技爱好者与行业从业者而言,这既是量子理论的前沿盛会,也是推动技术革新的助力,它让我们知晓,深刻领会“信念如何更新”不仅是认知科学的核心,更是突破量子计算极限的关键,更广大的大众可从中懂得:在信息爆炸、数据众多的时代,融入量子思维或许能使我们的判断与决策更精准且灵活。
总体而言,量子版本的贝叶斯定律不但是量子信息领域的里程碑,更是对概率论与认知科学的革新拓展,它使我们重新审视“常识”以及“不确定性”在量子世界中的作用,未来伴随量子技术持续成熟,该定律将成为人类智慧与量子世界沟通的桥梁,开启智能计算和科学探索的崭新篇章。
这场有250年历史的古老规则的“量子演变”,让我们看到科技的魅力不光在革新,还在对传统智慧重新阐释和提升,量子贝叶斯定律,正靠它特有的智慧光芒,照亮未来量子世界的每一个角落。
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数据来源:本分析根据2025年8月28日发表于《物理评论快报》的论文及新加坡量子技术中心、香港科技大学、名古屋大学三方权威报道整理而成。瓦莱里奥·斯卡拉尼与弗朗西斯科·布塞米皆为量子信息领域的顶尖专家,前者是新加坡量子技术中心的副主任,后者斩获过量子数学信息学领域的伯克霍夫-冯·诺伊曼奖,那可是极有权威性的。