算法

量子优势(quantum advantage)

量子优势指的是这样一个时刻:一台量子计算机在某项任务上,比运行已知最佳经典方法的最强经典计算机做得更快、更省,或更准确。这正是大家一直在等待的实际回报:重点不在于量子机器能运行起来,而在于它在一件值得做的事情上真正胜过了替代方案。你可以把它理解为更换工具确实值得的那个临界点,而不只是一个新奇的玩意儿。

把这个概念拆成两半会更清楚。狭义的演示是指量子机器在一个精心挑选、往往是人为构造的问题上取胜——之所以选这个问题,是因为它对经典计算机很难、对量子硬件却很自然,哪怕根本没人需要这个答案(随机线路采样就是常见的例子;这类狭义的胜利也叫量子霸权 quantum supremacy)。有用的优势则是指在人们真正关心的问题上取胜,比如某个化学、材料或优化问题。前者已经有人提出主张,后者则尚未被明确实现。

两点诚实的提醒。第一,门槛会移动:有几项被宣称的优势,在经典研究者找到更聪明的算法、或动用更大的超级计算机来追平之后,就缩水甚至消失了;所以对任何一项主张,都值得仔细看看它是拿哪个经典基准来比较的。第二,优势是针对具体问题的——量子计算机并不是在所有方面都更快。它需要一项任务,其结构能让精心安排的振幅发生干涉,从而让正确答案更频繁地被读出;而在当今的 NISQ 时代,硬件有噪声、又还没有大规模纠错,量子真正取胜的这类任务,数量依然很少,而且仍有争议。

要留意头条演示与有用结果之间的落差:在人为构造的问题上取胜,并不意味着量子计算机已经在解决任何你真的愿意付钱去解的问题。

又称
quantum supremacy