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一项挑战量子计算优越性认知的重大成果正式问世。美国科学家在最新一期《科学》杂志上

一项挑战量子计算优越性认知的重大成果正式问世。美国科学家在最新一期《科学》杂志上发文宣布:他们借助自研的新型算法工具,以经典计算机成功求解了一道曾被认为"只有量子计算机才能处理"的复杂量子动力学问题,而且算力成本极低,为量子物理研究开辟了全新路径。
这项研究瞄准的是数百个量子比特构成的晶格系统模拟难题。今年3月,《科学》曾刊发一项量子计算成果,声称借助量子硬件首次精确计算了复杂量子比特系统的动力学演化,并断言经典计算机无法达到同等水平。而此次团队没有依赖下一代量子硬件,而是深入挖掘数十年前的数学积累,开发出基于张量网络的新型算法工具,成功攻克了这一"不可能任务"。
研究的关键在于对"波函数"的高效处理。在量子多体系统中,粒子之间的强关联与纠缠导致描述系统状态的波函数规模随粒子数呈指数级增长,远远超出经典存储的极限。团队采用被称为"波函数压缩文件"的张量网络,把海量信息编码为相互关联的张量结构。更出人意料的是,他们重新启用了上世纪80年代的"信念传播算法",并将其创造性地应用于量子系统模拟。这套组合策略展现出惊人的效率——仅凭一台普通笔记本电脑,就完成了此前被认为必须依靠超级量子计算机才能实现的运算,而且在三维晶格模拟中达到了与理论预测及先前量子实验结果完全一致的精度。
这一突破有可能撼动"量子优越性"的技术叙事。长期以来,量子计算被看作模拟众多前沿课题的唯一出路。此次研究表明,经典计算的潜力远未被充分开发,通过数学工具的革新,传统计算机同样有能力解决顶级科学问题。这不仅大幅降低了科研门槛,也为量子动力学研究提供了一条不依赖量子硬件的独立验证途径。
团队透露,目前的工作只是起点。他们已将目标锁定在更具挑战性的电子动力学模拟上,这类问题直接关系到对量子材料本质的理解。经典算法的突破将为量子计算提供重要的参照与指引,二者协同推进人类对微观世界的探索。