Acta Physica Sinica
Quantum artificial intelligence: a review of the bidirectional empowerment mechanisms and frontier progress in AI and quantum computing
Junxia Yang, Qizhi Cai, Jinrong Guo, Guangwei Deng
Abstract
经典计算正逼近物理极限,而含噪声的中等规模量子硬件面临校准与控制瓶颈,这催化了量子人工智能这一前沿交叉领域的诞生。量子人工智能旨在利用人工智能与量子计算的协同作用,解决彼此的瓶颈问题。本综述系统性地分析量子人工智能的双向赋能框架。在“AI for Quantum”方面,AI正成为克服中等规模量子硬件瓶颈的工具,关键应用包括设备自动化校准与高保真读出、开发超越传统算法的AI量子纠错解码器及AI驱动的量子线路优化。在“Quantum for AI”方面,量子计算正为 AI 算法提供新的计算范式与模型设计思路,从早期的HHL、QSVM算法演进到中等规模量子时代主流的变分量子算法和量子神经网络,同时综述了该领域面临的贫瘠高原等可训练性挑战及其缓解策略,并涵盖了量子优化及量子原生智能模型。总结指出,量子人工智能的双向融合有望成为推动量子计算从中等规模量子时代迈向容错计算、构建下一代混合量子-经典智能系统的重要路径之一。