一种新的量子算法可以加快解决一大类问题的速度

快速阅读: 据《有线》最新报道，经典与量子算法在优化问题上竞争，各有千秋。以色列学者称DQI算法为“量子算法突破”，虽未被经典算法超越，但实际应用还需时间验证。加州学者认为该算法将启发经典算法研究。

这一故事的最初版本刊登于《量子杂志》。对于计算机科学家而言，解决问题仿佛如同登山。他们首先要选定一个问题，就如同选定一座需要攀登的山峰；接着，他们会制定相应的策略去解决它。经典与量子领域的研究者采用不同的策略相互竞争，两者之间存在着良性的竞争关系。

量子研究者们报告了一种快速解决问题的方式，通常通过攀爬一座其他人未曾考虑过的山峰，随后经典研究团队则争相寻找更好的解决办法。这种竞争几乎总是以平局收场：每当研究人员认为他们已经设计出比其他任何算法更快或更优的量子算法时，经典研究者通常也会提出一个与其相当的算法。

就在上周，《科学》期刊发布了一篇所谓的量子加速论文，立刻引发了两组独立团队的质疑，他们展示了如何在经典计算机上完成类似计算。然而，在去年发表于科学预印本网站arxiv.org的一篇论文中，研究者描述了一种看似既可靠又实用的量子加速算法。研究者介绍了一种全新的量子算法，它在寻找广泛类别优化问题的良好解决方案方面，比所有已知的经典算法都更快，这些问题是在无数的选择中寻找最佳解决方案。

这种竞争几乎总是以平局告终：当研究人员认为他们已经设计出比其他任何算法更快或更好的量子算法时，经典研究者通常会提出一种与之相当的算法。就在上周，《科学》期刊上的一篇所谓量子加速论文引发两组独立团队的质疑，他们展示了如何在经典机器上执行类似的计算。

截至目前，尚未有经典算法能够超越名为解码量子干涉（DQI）的新算法。以色列雷霍沃特大学的数学家吉尔·卡莱表示，这是一种“量子算法的突破”。尽管他是量子计算的著名怀疑论者，但仍对此表示认可。

量子算法的研究成果让研究者们备受鼓舞，一方面是因为它们可以揭示关于难题的新思路，另一方面是因为尽管量子计算机广受关注，但尚不清楚哪些问题真正能从中受益。在优化任务中优于所有已知经典算法的量子算法将标志着在利用量子计算机潜力方面迈出重要一步。

这种竞争几乎总是以平局告终：当研究人员认为他们已经设计出比其他任何算法更快或更好的量子算法时，经典研究者通常会提出一种与之相当的算法。就在上周，《科学》期刊上的一篇所谓量子加速论文引发了两组独立团队的质疑，他们展示了如何在经典机器上执行类似的计算。

“我对它感到非常兴奋，”荷兰国家数学与计算机科学研究中心CWI的理论计算机科学家罗纳德·德·沃尔夫说道，他并未参与新算法的研究。但他同时警告说，研究者最终可能会发现一个性能同样出色的经典算法。由于缺乏量子硬件，还需要一段时间才能对新算法进行实际测试。

根据加州大学伯克利分校的计算机科学家埃温·唐的说法，该算法有望激发经典算法领域的新研究工作。她曾作为青少年因创建与量子算法相匹配的经典算法而闻名。“这些新主张‘有趣到足以建议经典算法研究者，嘿，你们应该看看这篇论文并研究这个问题’，”她说。

最优路径是什么？当经典与量子算法竞争时，它们常常在优化的战场上展开较量，这是一个专注于寻找解决棘手问题的最佳选项的领域。研究者通常关注的是问题规模增大时可能解决方案数量急剧增加的问题。三天内配送卡车访问10个城市的最佳方式是什么？你应该如何打包后车厢的包裹？这些问题的经典解决方法，通常涉及巧妙地遍历可能的解法，很快变得不可行。

DQI处理的具体优化问题是这样的：你被给出一张纸上的点集。你需要想出一个数学函数，让它经过这些点。具体来说，你的函数必须是一个多项式——变量的整数次幂组合并乘以系数。但它不能太复杂，意味着幂次不能太高。这为你提供了一条随着页面移动而上下波动的曲线。你的任务是找到一条接触最多点的波动线。

这种问题的变化形式出现在计算机科学的各个领域，尤其是在错误编码和密码学中——这些领域专注于安全准确地传输数据时的数据编码。DQI研究者们基本上认识到，绘制更好的线条类似于将噪声编码信息更接近其准确意义。

(以上内容均由Ai生成)