四川
量子計算機剛剛宣布了一場勝利，一臺普通筆記本電腦隨即讓這場勝利的含金量打了折扣。
這不是科幻情節，而是一次真實發生的學術"打臉"。
要理解這件事為什么重要，需要先弄清楚這個問題難在哪里。
普通計算機處理的比特只有兩種狀態，0或1。量子比特不同，它可以同時處于多個狀態的疊加，這是量子計算強大的根源，也是經典計算機模擬它時噩夢的開始。當數百個量子比特相互糾纏時，描述這個系統狀態所需的波函數會隨粒子數量呈指數級膨脹，膨脹速度快到任何現有經典計算機都無法將其直接存儲，更不用說計算。
"隨著波函數尺寸呈指數級增長，我根本無法直接將其存儲在電腦里，"約瑟夫·廷德爾直接說明了這個根本性障礙。
這正是量子計算機被寄予厚望的原因，它天然就在量子世界里運作，不需要把量子態"翻譯"成經典語言。但弗拉蒂隆團隊的思路是：如果我們能夠足夠聰明地壓縮這個波函數，經典計算機能不能繞過這個障礙？
答案是：可以。
一張信息圖，解釋了將張量網絡應用于量子系統行為研究的新工作。
張量網絡本身并不是全新概念，它在凝聚態物理領域已有數十年的應用歷史。這項研究的突破在于，團隊將三維張量網絡成功應用于捕捉三維量子動力學，而這在此前被認為在計算上幾乎不可行。廷德爾坦承，在三維空間中處理這些數學對象是"前所未有的"，需要復雜的代碼和算法，本身就是一項軟件工程上的重大挑戰。
團隊使用的代碼來自弗拉蒂隆研究所自主開發的開源張量網絡軟件庫ITensor。廷德爾完成許多初始計算時，用的就是一臺筆記本電腦。
在算法層面，團隊還借助了一種名為"置信傳播"的老算法，這個算法源于20世紀80年代的信息論領域，近年才開始被引入量子系統研究。邁爾斯·斯圖登邁爾將它描述為"略顯粗糙但成本低得多"的方案，與領域內更復雜的傳統方法相比，它能夠更直接地處理那些三維問題，而那些傳統方法"甚至無法著手處理某些三維問題，因為規模太大了"。
最終結果是，用中等配置的經典硬件，團隊實現了與量子計算機研究報告一致的模擬精度，并且模擬結果收斂于與理論預測相符的解。
這件事很容易被讀成"經典計算機贏了，量子計算機輸了"，但這種解讀過于簡化。
廷德爾和斯圖登邁爾都明確指出，這兩個領域之間存在大量的知識交叉和相互啟發。經典模擬能夠做到的，可以為量子計算研究人員提供基準參照；量子計算的進展反過來也在推動經典算法走向新的邊界。"這可以指導我們，也可以指導量子計算研究人員，"廷德爾說。
這項研究真正的意義，在于對"量子霸權"這一概念提出了更嚴格的認識論要求。所謂量子霸權，是指量子計算機完成某項任務的能力超出任何經典計算機的極限。但如果"無法用經典計算機解決"的判斷是基于對現有經典算法能力的低估，那么這種霸權宣稱就需要被重新審視。
弗拉蒂隆團隊的工作提示的正是這一點：在宣布經典方法已經到達極限之前，最好先問一句，"你試過這個嗎？你試過那個嗎？"這兩句話來自廷德爾，是整個研究最樸素也最有力的注腳。
目前，團隊正在將這套方法推向更難的問題，即涉及電子在不同位置之間自由移動的量子材料模擬，這與超導體等真實材料的性質預測直接相關。斯圖登邁爾說，這些問題"從數量上看確實要難得多"，是他們接下來想要跨越的下一道門檻。
這場經典與量子之間的較量，遠沒有到終局。
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