ACM通信
部门
量子炒作与量子怀疑论
20人中的前三分之一th世纪见证了许多绝对的崩溃。阿尔伯特·爱因斯坦1905年的狭义相对论消除了绝对时间的概念，而库尔特·Gödel 1931年的不完备定理质疑了绝对数学真理的概念。然而，最深刻的是，量子力学对绝对客观实在的概念提出了质疑。Schrödinger的猫是死是活?在量子力学被引入近100年后，科学家们对它的含义仍然没有完全达成一致。
客观现实的问题源于叠加原理。简而言之，量子系统可以在测量之前存在于它们可能的可观测状态的叠加中。而经典比特有一个唯一的值，0或1，量子比特，或量子位，以两个经典比特的叠加形式存在。物理学家理查德·费曼(Richard Feynman)在他1959年的演讲《海底有大把空间》(There's Plenty of Room at The Bottom)中暗示了利用量子效应进行计算的可能性。但这种可能性似乎有点遥远，直到彼得·肖尔(Peter Shor) 1994年发表了一篇开创性的论文，他在论文中表明，理论上可以使用量子计算在多项式时间内分解数字，这将打破当前的公钥加密方案。这使得量子计算的实现成为21世纪计算的圣杯之一圣世纪。事实上，量子计算是美国国家科学基金会“十大理念”之一的重要组成部分。
大众媒体经常报道量子计算:“量子计算将在几年内破解你的加密”;“为什么量子的计算时间是现在”;以及“可以统治世界的电脑”。然而，量子计算的物理实现一直是一个艰难的过程。加拿大D-Wave系统公司声称自己是世界上第一家销售利用量子效应运行的计算机的公司。但是D-Wave机器还远远不是一般的量子计算机，一些研究人员不同意D-Wave的说法。
事实上，一些量子计算研究人员已经对量子计算梦想的物理实现表示怀疑。一个量子怀疑论者同意量子计算在理论上确实提供了经典计算的指数级优势，但他们认为在物理上不可能构建可扩展的量子计算机。吉尔·卡莱(Gil Kalai)是最著名的量子怀疑论者之一。他认为，所有的物理系统都有噪声，b而保持在高度敏感叠加态的量子比特将不可避免地在与外界的任何互动中被破坏。相比之下，量子怀疑论的怀疑者，如斯科特·阿隆森，认为量子计算的可实现性是物理学中一个突出的问题，c并把怀疑论的观点看作是物理学中一场难以置信的革命。
美国国家科学院最近的一份报告d回顾了目前量子计算的进展和前景，冷静地看待这一领域。鉴于量子计算的现状以及仍需克服的重大挑战，该报告认为，在未来十年内，几乎不可能制造出能够破坏公钥密码学的量子计算机，而公钥密码学是当今大多数计算机和网络安全的基础。然而，该报告建议，由于替换现有的互联网协议通常需要10年以上的时间，因此开发和部署能够抵御量子计算机攻击的算法现在至关重要。
该报告指出了量子计算面临的主要挑战。该报告在一定程度上同意Kalai的观点，指出有必要纠正量子系统中的错误，否则高度复杂的量子程序不太可能在系统上正确运行。该报告总结说，纠错算法会产生巨大的成本，因此在短期内量子计算机可能很容易出错。
该报告的一个重要部分是分析计算技术为什么以及如何在半个多世纪内以指数级增长。这种规模扩张主要是良性循环的结果，使用新技术的产品可以让行业赚更多的钱，然后再用这些钱来创造更新的技术。量子计算要想取得同样的成功，就必须创造一个良性循环，为越来越有用的量子计算机的发展提供资金。但经典计算的美妙之处在于，开发算法非常容易。每个编写程序的青少年都在开发一个算法。相比之下，在对量子计算超过25年的密集研究中，只有几十种算法被开发出来。e可以想象，政府将大量投资于少数关键的量子计算应用，但这不会带来维持良性循环所需的蓬勃发展的市场。就算我是量子怀疑论者!
数字图书馆是由计算机协会出版的。版权所有©2019 ACM, Inc.
评论
亚兰王哈罗
关于工程、经济和算法障碍的观点都很有道理。对于这些，我想补充的是，经典算法(例如量子化学)非常好，当然只会随着时间的推移而变得更好。
“原则上不可能”的想法在科学上是不连贯的，除了作者之外没有人能理解它们，所以我认为它们在这里无关紧要。NAS报告实际上部分不同意Kalai对QC的批评。以下是他们的措辞。“虽然一些研究人员(引用Kalai 2011年的文章)认为，实际的量子计算从根本上是不可能的，但委员会没有发现任何根本原因，表明如果目前对量子物理的理解是准确的，这样的系统就不能建立起来。”
量子计算是一个令人兴奋的研究领域，有望带来巨大的回报，但成功绝不是必然的，你批评那些过早宣布胜利的人是正确的。
显示1评论