Quantinuum 量子電腦在一場經典方法原則上無法獲勝的遊戲中超越了任何經典策略,且這是經過數學證實的,而非基於假設。
由英國 Quantinuum 的馬切洛·貝內德蒂與哈里·布赫曼領導的團隊,開發了一款基於 complement sampling 的遊戲。該問題的每個可能解都被秘密地分成 A 和 B 兩個相等的組別。電腦被給予一個來自 A 組的答案,並被要求給出一個來自 B 組的答案。經典機器只能排除已獲得的答案,但不知道其餘答案是如何分佈的,且隨著選項數量的增加,任務的難度呈指數級增長。
量子電腦將整個 A 組保持在疊加態中——即所有選項同時存在的狀態——並透過一種特殊的「交換器」電路直接將其轉換為互補集合,隨後測量來自 B 組的答案。此處經典效能的上限已得到嚴格的數學證明,無需依賴未經證實的計算複雜度假設。
該實驗是在 Quantinuum 公司的 H2 離子量子處理器上進行的。使用了數千個擴展至 55 個量子位元的電路。儘管存在實際硬體的雜訊,量子系統仍穩定地超越了最佳可能的經典結果,且差距隨著問題規模的擴大而呈指數級增長——完全符合理論預測。
與貝爾不等式測試不同,這種方法可以被有效地驗證,不依賴於未經證實的假設,且在規模擴大時仍能保持優勢。通常阻礙展示量子優越性的雜訊在此並未造成干擾:優勢反而進一步增強。
研究結果於 2026 年發表在 Nature Communications 上。這些結果為隨著量子電腦規模增長而對其進行可靠驗證鋪平了道路,並為未來透過量子通訊通道在物理隔離的量子系統之間進行數據交換的實驗奠定了基礎。
這表明量子計算不僅可以更快,而且在某些嚴格定義的任務中,是經典方法原則上無法達到的。


