量子退火可以在有限的情况下击败经典计算

　　BinYan（左）和NikolaiSinitsyn（右）开发了一种基于量子理论的分析证明，该证明限制了量子退火计算机可以超越经典计算机的条件，但前提是满足特定条件。图片来源：洛斯阿拉莫斯国家实验室
　　最近的研究证明，在某些条件下，量子退火计算机可以比经典计算机更快地运行算法（包括众所周知的Shor算法）。然而，在大多数情况下，当时间有限时，与经典计算相比，量子退火并不能提供加速，根据NatureCommunications的一项研究。
　　我们证明，你可以确定你会从最初的问题中快速找到解决方案，但这只适用于可以设置的某一类问题，以便量子系统的许多进化历史建设性地干扰。然后，不同的量子历史提高了彼此达成解决方案的可能性，洛斯阿拉莫斯国家实验室的理论量子物理学家NikolaiSinitsyn说，他是该论文的合著者，与洛斯阿拉莫斯同事BinYan合著。
　　虽然在量子退火模拟中具有卓越量子性能的例子经常被报道，但它们缺乏明确的证据。Sinitsyn说，有时研究人员推断他们已经获得了量子优势，但他们无法证明这种优势优于任何竞争的经典算法。这样的结果往往是矛盾的。
　　量子计算将简单的量子状态转换为具有计算结果的状态。在少数量子算法中，这个过程被调整为优于经典算法。经过专门设计的调谐算法是为了保证计算过程中不同系统历史的建设性干扰，这是量子计算的关键。例如，在量子退火中，可以针对特定问题调整瞬态路径。未经调谐的，所谓的启发式量子算法用于量子退火计算机。他们不保证这种干扰。
　　任何问题都可以在无限的时间内以启发式方式解决，Sinitsyn说。然而，在实践中，计算时间总是有限的。研究人员希望量子效应至少减少错误的数量，使启发式方法可行。
　　为了解决启发式方法的不确定性，Sinitsyn和合著者BinYan建立了一种不同的纯分析方法来演示一个简单的未调谐过程，该过程可以解决量子退火计算机可以考虑的任何计算问题。此计算的准确性可以在计算运行时的任何时间点进行表征。
　　不幸的是，Sinitsyn和Yan发现，这种准确性几乎总是不比经典算法的性能更好。
　　原因是高效的量子计算依赖于量子效应，例如建设性干涉，当量子处理器同时经历的许多不同量子历史干扰以放大最终状态中的有用信息时。如果不进行微调，则不太可能产生适当的干扰。然而，也有极少数例外，它们为卓越的量子计算留下了利基市场。
　　另一个鼓舞人心的发现是，所考虑的过程没有遇到所谓的自旋玻璃化转变，这对应于对计算误差的极慢抑制，这是经典退火计算策略的一大缺点。
　　因此，量子计算的启发式方法可能最终有效，但必须非常谨慎地考虑。