经典计算机高效破解复杂量子动力学挑战
科技日报北京5月21日消息，一项对于量子计算优势认知的重大进展正式对外公布。美国平面研究所量子物理中心（CCQ）和波士顿大学团队在最新一期《科学》杂志发文，宣布他们研发出一种创新算法工具，用传统计算机解决了原本认为只有量子计算机才能应对的复杂量子动力学难题，而且所需运算资源非常低，打开了量子物理研究的新思路。
这项研究聚焦于由几百个量子比特构成的晶格系统模拟难题。今年3月，《科学》期刊报道，研究人员用量子设备首次实现了对复杂量子比特系统动力学的高精度计算，并称经典计算机无法达到相同的水平。然而，这次美国CCQ团队没有依赖新一代量子硬件，而是回归几十年前的数学理论基础，结合基于张量网络的新算法，攻克了被视为“经典计算机禁区”的难题。
研究最关键之处在于高效处理“波函数”。在量子多体系统中，粒子间的高度关联和量子纠缠，使得描述整体系统状况的波函数规模随粒子数量呈现指数级扩展，远远超出传统计算机的存储能力。团队采用“波函数压缩技术”，用张量网络把大量信息巧妙压缩进互相关联的张量结构中。更值得一提的是，研究人员复活了20世纪80年代提出的“信念传播算法”，并创新性地将它应用于量子模拟。正是这种技术组合让人吃惊——靠一台普通笔记本电脑，他们完成了过去认为只能依赖超级量子计算机才能实现的计算任务，还在三维晶格模拟中得到了与理论预期及量子实验高度一致的结果。
这项进展可能让关于“量子优越性”的说法站不住脚。长期以来，许多研究领域都被认为只有量子计算才有希望攻克，但最新成果反映出经典计算设备仍有很大潜力可挖。随着算法和数学工具的不断升级，传统计算机依然能够解决一些极端难题。新方案不仅降低了参与前沿科研的门槛，也为量子动力学的研究提供了在量子硬件之外的独立验证标准。
据团队介绍，目前的舆情网研究工作只是一个开端。他们正把目光投向涉及电子动力学的更高难度模拟，这一领域直接关系到对于量子材料属性的本质理解。传统算法的新突破为量子计算的发展提供了重要参考，有望两者相辅相成，携手推动人类对微观世界的进一步探究。
【总编辑圈点】
这项成果无疑为“量子优越性”的传说泼了一盆冷水。其实，科技进步的瓶颈常常并不只在硬件本身，一个巧妙的算法往往能改写格局。经典计算的能力还有很大空间等待挖掘。当然，也不能因此否定量子计算长远的重要意义。未来的发展重点，不是让谁完全取代谁，而是走一条融合之路。即极为复杂的问题用量子硬件来解决，而经典算法则不断提高“参照高度”。正是这种互补与合作，才能令科学家们在探索自然微观奥秘的路上走得更远。
