量子优越性面临意外挑战。来自西蒙斯基金会弗拉蒂隆研究所计算量子物理中心的物理学家与波士顿大学的同事们证明，一项此前被认为无法被经典计算机解决的任务，实际上可以在普通机器上——甚至在笔记本电脑上——进行模拟。
争论始于2025年3月，当时一组研究人员在《科学》杂志上发表了一项革命性的声明：他们成功地在量子计算机上模拟了一个复杂量子系统的行为，并声称这无法用经典方法重现。弗拉蒂隆的科学家约瑟夫·廷达尔听到这一说法后，表示怀疑。他和他的同事们决定检验这一任务是否真的无法解决。
研究的核心在于模拟包含数百个相互作用的量子比特的系统，这些量子比特排列在方形、立方体和其他规则的晶格中。正是这项任务，被反对者称为经典计算无法解决的——声称需要数万年的连续计算。
解决方案在于张量网络——一种数学工具，它能有效地将量子系统巨大的波函数“压缩”，就像ZIP文件压缩文件一样。这极大地减少了需要处理的信息量。廷达尔使用他的同事们在中心开发的ITensor库，在他的笔记本电脑上进行了初步计算。结果令人震惊：量子计算机花费数小时解决的任务，一台经典笔记本电脑在30分钟内就完成了。在某些笔记本电脑上，计算最多花费两个小时，并且仅需40兆字节的内存——这比社交媒体上一个普通视频的体积还要小。
关键技巧是经过改进的信念传播算法，该算法可以追溯到20世纪80年代。廷达尔和他的团队对这种旧方法进行了调整，使其适用于量子系统，并成功地挖掘出了几十年来无人察觉的潜力。这种方法比其他替代方法更便宜、更快，尽管精确度稍低——但对于实际应用来说，精度是可以接受的。
特别令人印象深刻的是：结果不仅与理论预测一致，而且与在真实量子计算机上获得的数据也相符。精度达到了经典科学似乎无法企及的水平。这意味着，在这项任务上，量子优势要么非常狭窄，要么根本不存在。
科学家们强调了主要结论：经典计算和量子计算不是敌人，而是盟友。经典模拟有助于揭露对量子优越性的夸大宣传，并更好地理解量子设备真正有用的地方。同时，量子硬件的每一次突破都激励着开发者创造新的经典方法和算法。
现在，廷达尔的团队正在迎接更复杂的挑战：模拟能够在晶格节点之间移动的电子。这些系统更加复杂，更接近真实的量子材料——物理学家希望合成和理解的磁性材料、超导体和奇异物质。这项研究表明，经典世界和量子世界之间的界限比人们想象的要模糊得多，而且两种方法在实现真正突破的道路上都将相互促进。
