量子力学 深层解读量子力学：怪异的量子世界，为什么会如此怪异？( 三 )
事实是，尽管量子计算具有革命性的潜力，但它的力量之源仍然笼罩在神秘之中。霍华德说：“即使对专家来说，理解量子计算机‘实际在做什么’也是一个难题。”在某些情况下，我们知道量子算法已经能够通过使用纠缠和叠加等现象来完成看似不可能的壮举。但我们也知道，它们的一些成就可以在常规的经典机器上进行模拟。换句话说，仅仅使用这些奇怪的效果并不足以使量子计算机获得优势。悉尼大学的量子物理学家安吉拉·卡兰杰(Angela Karanjai)说：“令人担忧的是，我们还没有一种强有力的方法来确定一个量子系统必须具备哪些必要条件和充分条件，才能看到相对于经典计算的优势。”
但有些人认为他们知道这一优势所在。2014年，霍华德和他的合作者发表了一篇里程碑式的论文，表明情境性可能是量子计算的核心引擎。他们从被称为稳定器电路的简单系统开始，这些电路本质上是量子的，但很容易在常规的经典计算机上进行模拟。用量子计算机科学家的话来说，这些电路不是“通用的”；并不是所有可能的量子算法都能在它们上运行。事实也证明，它们还不够复杂，不足以显示情境性。
霍华德和他的同事证明了，一旦你赋予稳定器电路创造情境的能力，你就会使它们具有普遍性。霍本说：“这一结果开辟了新的领域，并发现了量子计算机能力的一部分基础。”
那么，情境性是量子计算加速的秘密引擎吗？鉴于现有的各种量子计算模型，霍华德对过度泛化持谨慎态度。尽管如此，我们知道，至少在某些时候，情境可以使计算成为真正的量子，这仍然是一个有用的结果。卡兰杰和她的合作者最近的工作表明，量子电路所展示的情境的数量限制了经典计算机模拟它所需的内存。情景越多，所需内存就越大。卡兰杰说：“这些结果告诉人们建造一台量子计算机要使用显示情景性的系统来构建它，因为这些系统可以提供更多的计算能力。”
但情景性不仅有很好的技术前景。在经历了一个世纪的不确定性之后，它终于可以让我们描绘出量子物理学和经典物理学之间模糊的界限。
对薛定谔来说，纠缠是“可怕的”，它颠覆了我们的经典先入之见，这一事实足以预示它正处于分裂的另一边。但是霍华德，卡兰杰和其他人的工作表明，一个更严格的定义可能是可以实现的。量子物理学的核心不是由那些与我们经典预期不符的现象组成的杂乱无章的理论，而是一种关于计算的理论。看起来令人震惊的是，量子行为的真正特征可能是那些提供了明显的计算优势的。
如果这一点持续下去，那么建造量子计算机的竞争将不仅仅是革命性的计算。它真正的遗产，事实上，可能是最终确定什么使量子力学成为量子。
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