演算法

量子優勢(quantum advantage)

量子優勢指的是這樣一個時刻:一台量子電腦在某項任務上,比運行已知最佳經典方法的最強經典電腦做得更快、更省,或更準確。這正是大家一直在等待的實際回報:重點不在於量子機器能運行起來,而在於它在一件值得做的事情上真正勝過了替代方案。你可以把它理解為更換工具確實值得的那個臨界點,而不只是一個新奇的玩意兒。

把這個概念拆成兩半會更清楚。狹義的示範是指量子機器在一個精心挑選、往往是人為構造的問題上取勝——之所以選這個問題,是因為它對經典電腦很難、對量子硬體卻很自然,哪怕根本沒人需要這個答案(隨機線路取樣就是常見的例子;這類狹義的勝利也叫量子霸權 quantum supremacy)。有用的優勢則是指在人們真正關心的問題上取勝,比如某個化學、材料或最佳化問題。前者已經有人提出主張,後者則尚未被明確實現。

兩點誠實的提醒。第一,門檻會移動:有幾項被宣稱的優勢,在經典研究者找到更聰明的演算法、或動用更大的超級電腦來追平之後,就縮水甚至消失了;所以對任何一項主張,都值得仔細看看它是拿哪個經典基準來比較的。第二,優勢是針對具體問題的——量子電腦並不是在所有方面都更快。它需要一項任務,其結構能讓精心安排的振幅發生干涉,從而讓正確答案更頻繁地被讀出;而在當今的 NISQ 時代,硬體有雜訊、又還沒有大規模糾錯,量子真正取勝的這類任務,數量依然很少,而且仍有爭議。

要留意頭條示範與有用結果之間的落差:在人為構造的問題上取勝,並不意味著量子電腦已經在解決任何你真的願意付錢去解的問題。

又稱
quantum supremacy