
在量子计算机上尝试算法交易后,汇丰银行最近加入了一批企业的行列,公开宣称这种革命性的计算方式终于开始显现实际价值。
汇丰将这次实验称为“债券交易领域的世界首创”,并表示这表明金融服务业正站在“全新计算前沿”的门槛上。
但并非所有量子计算专家都买账。德克萨斯大学计算机科学教授斯科特·阿伦森直言不讳地将此类说法斥为“量子计算优越性的僵尸式论断”,认为它们一次次复活,却缺乏扎实证据支撑。
“完全没有理由相信他们看到的任何改进与量子力学有关,”阿伦森表示。甚至连汇丰自己的研究人员也承认,他们无法解释所使用的 IBM 量子计算机为何能取得更优的交易结果,并在论文中明确写道,这一发现“仍需进一步研究”。
汇丰的声明,正好出现在近几个月一连串类似公告的背景下。多家公司宣称,量子计算机已经在某些任务上实现了超越传统计算机的能力,这一里程碑被称为“量子优势”或“量子霸权”,也是整个行业翘首以盼的时刻。
然而,围绕这些宣称,争论异常激烈。哪些成果真正成立,哪些只是营销包装,至今仍无定论。即便部分结果在科学上站得住脚,距离商业化落地,可能还需要多年。
“现在有太多人在赶这趟车,”曾任 IBM 量子计算负责人 的鲍勃·苏托表示,“有时候感觉大家只是急着想写进历史。”
声称跨过关键门槛的公司包括谷歌,其算法被认为有助于开发全新材料;以及 D-Wave,其系统专攻极其复杂的优化问题。
去年 11 月,Quantinuum 表示其在室温超导体实验中取得了令人鼓舞的结果;与此同时,三组使用 IBM 量子计算机的研究团队也发布了实验细节,称其结果似乎达到了关键技术阈值。
但专家普遍承认,判断这些成果并不容易。一个重要原因在于,“量子优势”本身是个不断移动的靶子。通过新的算法和优化手段,传统计算机的性能常常能迅速追上,甚至反超此前被认为不可企及的量子系统。
这让证明量子计算机的绝对优势,变得像“证明一个否定命题”,阿伦森这样形容。
自谷歌在 2019 年首次宣称实现量子霸权以来,传统计算能力已大幅跃升。甚至谷歌高管也承认,当年被认为需要经典计算机运行一万年的问题,如今只需 200 秒即可完成。
芬兰量子软件公司 Algorithmiq 的首席执行官萨布丽娜·马尼斯卡尔科表示,她的公司在模拟新材料的量子算法上,“迄今为止已打破所有经典计算基准”。但她也坦言,没人能保证未来不会有人用传统计算机做得更好,量子与经典计算之间的边界,仍需要时间才能逐渐清晰。
为了减少质疑,谷歌在最新研究中采取了不同寻常的做法,对自身成果进行“红队测试”,即专门组织研究团队从各个角度尝试推翻自己的结论。
在阿伦森看来,目前最有力的量子优势候选者包括谷歌、Quantinuum 和 QuEra。
IBM 研究负责人杰伊·甘贝塔则将量子优势类比为人工智能在 2012 年的阶段。当年,计算机视觉首次取得突破性成果,虽然实际用途有限,却意义重大。他认为,量子计算正站在类似的起点上。
为打破不断循环的“宣称与反驳”,IBM 在去年 11 月支持上线了一个网站,用于追踪潜在的量子优势案例,并公布了三个初始样本,邀请外界进行验证,其中就包括 Algorithmiq 的成果。
“我会说,我们公布的结果已经非常接近了,”甘贝塔表示。
即便专家最终就某些任务上量子计算确实胜过当今传统计算机达成共识,这些系统距离解决现实世界中的复杂问题,或支撑去年量子概念股的投机热潮,仍可能相当遥远。
早期的技术领先,多半体现在生成完全随机的量子线路上,这在科学上意义重大,但几乎没有实际用途。近来,研究重心逐渐转向未来可能应用于现实问题的算法,尤其是对材料原子级行为的模拟,这些问题本身就具备量子特性。
然而,现阶段的量子计算机规模仍然太小,难以以足够精度完成这类计算,结果也就难以直接转化为实用价值。
这正是甘贝塔将当前阶段类比为 2012 年 AI 的原因。“最早的神经网络并不真正有用,但它们是重要的科学演示,最终演化成了如今庞大的计算体系,”他说。
随着行业可能接近一个关键门槛,量子公司开始将注意力从纯科研转向更务实的问题。
“我们正在意识到,真正该讨论的是经济价值,是打造一台能对现实世界产生影响的机器,”QuEra 首席技术战略官内特·杰梅尔克表示。他预计,这个拐点可能在两年后,也可能要等十年。
一切很大程度上取决于,今天这些“噪声很大”的量子系统能否产出有用结果。在这类系统中,量子比特之间的干扰严重影响计算的连贯性。
如果做不到,就必须等到新一代“容错量子计算机”。IBM 和谷歌都在竞相于本十年末实现这一目标,但不少专家认为,真正实用的容错量子计算机还需要更长时间。
即便如此,这并未阻止企业试图从现有设备中“榨取”价值。对一些公司而言,只要实验结果在经验上看起来优于任何传统计算方式,就足以继续探索边界,正如汇丰在债券交易实验后所宣称的那样。
但要拿出无可争议的证据,证明人类已经利用量子力学解决了现实世界中的计算难题,恐怕还需要耐心。
“如果是我能够严格证明的量子成果,我当然乐于被惊喜到,”甘贝塔说,“但在那之前,我们需要真正的容错量子计算机。”