1994年，麻省理工學院(MIT)的應用數學教授Peter Shor開發了一個突破性的量子計算機算法，能夠使用量子計算機進行因式分解。
Shor的這個算法證明了量子計算機的潛力，儘管它只是那巨大潛力的驚鴻一瞥。使用量子比特(qubit)替代傳統比特後，量子計算機在理論上應該比現在的傳統計算機快上許多許多。但是為了證明這一點，研究人員花費了數十年的時間。
而即便過了這麼久，他們還是沒能證明量子計算總是能夠在這種應用中比傳統計算更快，或者說對於傳統的計算機系統，我們能不能找到一個足夠健壯的算法，讓運算速度超過量子計算。
就在研究人員百思不得其解的時候，IBM發現了點兒新東西。
IBM的研究員Sergey Bravyi、David Gosset和Robert König在他們合著的一篇題為《淺電路下的量子計算優勢(Quantum advantage with shallow circuits)》的論文中提到：
“我們證明了，與經典計算機相比，運行量子並行算法的計算機在固定的時間段內總是更加強；可以證明，在解決二元二次形式的線性代數問題時，量子計算表現更佳。”
“我們的成果給出了量子計算優勢的無條件證明，同時指出了這種優勢的來源：它是量子非定域性的結果。我們所提出的量子算法是在不遠的將來可能出現的實用量子計算機算法的合適候選，因為這種算法只要求二維量子比特網絡中最近的邏輯門具有恆定深度的量子電路。(constant-depth quantum circuits with nearest-neighbor gates on a two-dimensional grid of qubits)”
該團隊發表的這篇論文證明了，不管輸入的數據增加多少，量子算法總能夠在固定的步數內解決問題。這和傳統計算機形成了鮮明的對比，後者的算法隨著輸入數據的增加，計算的步數也會增長。
“這篇文章的重點不在於我們發現了某個非常重要的量子算法，或者發現了什麼有實際意義，或者有意思的問題。”Bravyi解釋道，“我們是在嘗試看看能不能將量子算法和傳統算法的深度區別開。隨著我們不斷增大問題的規模，量子算法解決問題所消耗的時間總是固定的，即便總的操作數是在增長的。”
簡而言之，量子計算機在運算的時候只需要固定的步數，不管輸入的數據怎麼增加都是一樣。就是這點讓量子計算機與傳統計算機相比更快。因為需要解決的問題越複雜，量子計算就越有效率。
研究人員可以根據這個結論為量子計算機開發算法，也能應用於傳統-量子混合計算系統。
“這樣我們就能更深入地討論我們之前做過或者只是能做的那些事兒了。我們能開始真正的開始分配人員，做決策開始創造量子計算機，並且為這些新東西寫算法和軟件了。”
IBM證明了量子計算機的的確確要比傳統計算機更快，在通向“量子霸權”(即量子計算機可以執行的任務超出了傳統計算機的能力)的路上樹了一個里程碑。
IBM和其他科技巨頭，比如Google、微軟、英特爾和其他公司，已經準備好展開一場實現量子霸權的競賽了。量子計算機的底層硬件還需要進一步發展，變得更加強大。另外，量子比特也還不完美，因為它還有很小几率出現錯誤，而且只能存在一定時間，之後就會變得混亂。
而且，研究人員的這個證明也不能解決現有的任何實際問題。與此相反，“這個證明讓我們更深刻地理解了量子計算機的強大之處，”研究人員接著說到。“希望在未來它能引領我們找到更加實用、更加有效的算法。”
直到把量子計算機的問題解決了，我們才真正能夠證明量子計算機可以比地球上的任何超級計算機都更快速地解決問題……
本文譯自 Eyers，由譯者 Freez Sun 基於創作共用協議(BY-NC)發佈。
閱讀更多 煎蛋 的文章
