

本周,谷歌宣布了一项突破,这项突破可能证明其量子计算机确实在使用量子力学。当研究人员给D-Wave 2X一个精心设计的测试问题时,这台1000量子比特的计算机解决该问题的速度比经典计算机快1亿倍。
相当多的科技巨头和政府组织都在投资量子计算。其中许多公司,包括谷歌、NASA和洛克希德·马丁公司,都在与D-Wave公司制造的商用量子计算机合作。其理念是,这些设备可以利用量子力学的反直觉效应,比传统计算机更快地解决问题,这有可能改进人工智能、材料科学、太空探索,甚至谷歌的网页搜索。(然而,怀疑论者认为,这些实际应用是遥不可及的,量子计算最有可能应用于一个不那么吸引人的领域:证明量子力学的理论。)
无论我们打算如何使用量子计算机,我们首先必须克服一个巨大的障碍:证明计算机确实在使用量子力学来解决问题。量子计算在起作用的一个迹象是量子加速——这正是谷歌研究人员团队所发现的(披露:其中一名研究人员是本文作者的朋友)。在他们发布的arXiv预印本服务器上的论文中,他们设计了一个真实量子机器应该比经典机器更有效地解决的问题。然后,他们将这个问题同时提交给他们的D-Wave 2X和一台经典单核计算机。D-Wave 2X的速度明显快于经典机器,并且比运行模仿量子计算算法的经典计算机快1亿倍。
最终,非凡的主张需要非凡的证据。
那么,谷歌证明了他们的量子计算机真的是一台量子计算机……对吗?D-Wave 2X确实似乎在使用量子效应。但是它解决的问题是为D-Wave这样的机器设计的,对竞争算法来说很难。这就好像你通过让一位物理学家与一位文学评论家竞争解决一个复杂的数学问题来测试物理学家的智力:这位科学家可能通过了这个特定的测试,但这并不能证明她比评论家总体上更聪明——也不能证明她在同一场比赛中会击败数学家。如果研究人员选择了另一个问题,或者他们将D-Wave 2X与另一个算法进行了比较,那么这台量子机器可能就不会那么令人印象深刻了。
最终,非凡的主张需要非凡的证据。为了赢得批评者的支持,D-Wave计算机必须一次又一次地展示量子行为。在此过程中,研究人员将学会如何改进这些设备,使它们拥有更强的计算能力并减少错误。这对每个人来说都是一个巨大的胜利。