IBM 宣布已进入“量子优势”时代，结果可验证

IBM 宣布进入量子优势时代：结果可验证

7 月 30 日消息，IBM 正式宣布其研究已证明“量子优势”（quantum advantage）——量子计算机能够完成超越传统计算机能力范围的计算任务，并且这些结果可以经过严格验证。这一突破标志着量子计算从实验室测试迈向实际科学研究的重要一步。

什么是量子优势？IBM 如何证明？

量子优势是指量子计算机在执行特定任务时，其速度或能力远超当今最强大的经典计算机。IBM 的研究成果发表在由 IBM 及其合作伙伴共同撰写的三篇论文中，合作方包括芝加哥大学、日本理化学研究所（RIKEN）以及量子计算软件公司 Qedma、BlueQubit 和 Algorithmiq。

IBM 研究部门负责人 Jay Gambetta 表示：“我们已经进入量子优势时代。科学家可以相信这些结果。现在，量子计算正在从人们对系统进行性能测试，转向利用这些系统开展科学研究并探索实际应用。”

关键区别在于，IBM 强调其计算结果是可验证的。例如，在 Qedma 与 IBM 联合发表的论文中，两家公司展示了如何利用量子计算机探索材料物理学，并通过多种方式验证了结果，包括在 Quantinuum 量子计算机上进行验证。Gambetta 解释说：“可以把它看作是在量子计算机上展示的一种新物理现象，而传统计算方法无法完成这样的任务。”

为何验证如此重要？

传统计算机的计算结果通常可以通过在其他计算机上重复运行相同任务来验证，但一些量子计算机产生的结果已超出经典计算机能够验证的范围。研究机构国际数据公司（IDC）专注量子计算的分析师 Heather West 表示，IBM 此次宣布意义重大，因为能够复现量子计算机的计算结果，说明这些系统正在变得更加可靠和稳定。

这一特性也使得 IBM 的声明区别于其他公司此前的类似宣称。量子计算公司 D-Wa ve 去年曾宣布达到量子优势，谷歌也在去年 10 月表示实现了“可验证的量子优势”。但 Gambetta 指出，IBM 最新论文值得关注，因为它证明了相关结果是可以被验证的，并采用了“确保量子计算机执行的计算能够产生正确结果”的方法。

商业背景与竞争格局

这一消息发布之际，IBM 正努力证明其量子计算业务未来能够实现盈利。本月早些时候，由于公司发布盈利预警，IBM 股价创下历史最大跌幅。IBM 当时表示，客户支出正在从传统软件转向 AI 硬件和存储芯片领域，公司第二季度的软件和基础设施业务表现低于预期。

尽管面临短期挑战，IBM CEO 阿尔温德·克里希纳（Arvind Krishna）对公司未来发展表达了乐观态度。他认为，量子计算将在未来几年开始推动 IBM 增长，并指出 IBM 在量子领域的先发优势，可能会像英伟达凭借 GPU 先发优势获得成功一样，改善公司的发展前景。

IBM 正面临来自微软、谷歌等科技巨头的竞争，同时也要应对量子计算领域大量初创公司的挑战。

对行业的意义与未来展望

IDC 分析师 West 将 IBM 的成果称为“迈向利用量子系统解决超越经典计算能力限制的复杂问题道路上的又一个里程碑”，并认为这进一步巩固了 IBM 在量子计算市场中的重要地位。不过，West 强调，实现量子优势不会是某一个决定性的瞬间，也不会像 ChatGPT 发布后引发人工智能热潮那样迅速改变整个行业。她补充道：“未来我们还会看到更多基于这些成果的进一步突破。也许一个月后、六个月后或一年后，当前这些发现会被更加先进的研究成果超越，而这正是科学发展的正常方式。”

对于企业而言，最重要的问题仍然是量子计算机是否能够真正解决实际问题，例如优化计算，以及推动材料科学、医学等领域取得突破。Gambetta 表示，IBM 最新研究成果正是朝这一方向迈出的重要一步。他说：“拥有一个可信赖的基础，才能开始开展应用研究。随着我们不断推出能力更强的机器，这将帮助我们扩大应用规模，使其解决真正具有商业价值的问题。”

今日的消息也意味着 IBM 在实现容错量子计算机的道路上又进一步。此前，IBM 曾承诺将在 2029 年实现这一里程碑。IBM 表示，公司欢迎围绕量子优势展开讨论。Gambetta 预计，科学家将提出新的经典计算方法，并与 IBM 的研究结果进行比较。他说：“我不会说这些结果是绝对无懈可击的。真正发生变化的是，我们已经进入了一个能够获得可信结果的阶段，因此科学界可以围绕这些结果展开讨论。未来几年，这将主要成为一场科学领域的讨论，就像人工智能领域过去利用 GPU 研究神经网络时，在大学中展开的讨论一样。”

小提示

• 量子优势与量子霸权：
  “量子优势”通常指量子计算机在特定任务上超越经典计算机，而“量子霸权”则更强调经典计算机完全无法完成的任务。IBM 此次声明侧重于“可验证的量子优势”，即不仅超越经典，还能被严格检验。

• 验证方法：
  IBM 通过多种方式验证结果，包括在不同量子计算机上重复实验，以及使用经典模拟器进行交叉验证，确保结果可靠。

常见问题

• 问：量子优势到底是什么？
  
  答：量子优势是指量子计算机在解决特定问题时，表现出超越经典计算机的能力。例如，IBM 此次在材料物理学领域展示的计算，经典计算机无法在合理时间内完成，而量子计算机可以完成并验证结果。

• 问：为什么验证量子计算机的结果很重要？
  
  答：如果量子计算机产生的结果无法被验证，那么这些结果就无法被科学界信任和使用。IBM 强调可验证性，意味着量子计算正在从“实验性”走向“实用性”，为后续的科学研究奠定基础。

• 问：IBM 的量子优势与其他公司（如谷歌、D-Wa ve）有何不同？
  
  答：谷歌和 D-Wa ve 此前也宣布过量子优势，但 IBM 强调其结果的可验证性，即通过多种方法（包括在其他量子计算机上重复实验）确认了结果的正确性，而不仅仅是宣称超越经典。

• 问：量子计算何时能真正解决商业问题？
  
  答：IBM 正朝着 2029 年实现容错量子计算机的目标努力。IDC 分析师认为，量子优势是一个渐进过程，未来几年内应用场景会逐步扩大，但不会像人工智能那样突然爆发。