本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
確定一臺計算機是否如承諾的那樣工作有多難？ 第一步：開啟它。 第二步：嘗試解決一些問題。 如果它不工作，它就不工作。 對吧？
當然，在現實世界中，事情從來沒有那麼簡單。 在競爭激烈的量子計算前沿領域，情況更加複雜。
你們中的許多人無疑都熟悉加拿大公司 D-Wave 的傳奇故事，該公司聲稱創造了第一臺商用量子計算機。 簡短版本：2007 年，在加利福尼亞州山景城舉行的新聞釋出會上，執行長喬迪·羅斯打開了他所說的 16 位絕熱量子計算機，並邀請觀眾觀看它解決數獨謎題。 來自學術量子計算研究界的強烈反對立即而至； 專家們紛紛批評 D-Wave 的大膽宣告。 但 D-Wave 堅持了下來，隨著時間的推移，他們開始吸引觀望者。 2009 年，他們與谷歌的研究團隊合作。 2011 年，他們宣佈推出 D-Wave One，這是一款價值 1000 萬美元的機器，他們稱之為世界上第一臺商用量子計算機。 洛克希德·馬丁公司購買了該公司的下一代機器 512 量子位元 D-Wave Two，並將其提供給公司外部的研究人員使用。
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一直以來，D-Wave、其盟友和批評者一直在爭論不休，發表了一項又一項研究，試圖弄清楚那個黑匣子裡發生了什麼。
最新的成果今天發表在新一期的《科學》雜誌上。（該論文的預印本自一月份以來就已釋出。）來自蘇黎世聯邦理工學院、谷歌、微軟、南加州大學和加州大學聖巴巴拉分校的一組研究人員獲得了洛克希德公司的 D-Wave 機器的使用權，並對其進行了一系列測試。 他們想看看該機器是否表現出量子加速——也就是說，它是否比執行相同型別問題的經典計算機更快。
關於 D-Wave Two，首先要知道的是它不是通用量子計算機——它被稱為量子退火器，理論上應該能夠比經典計算機更快地指數級地解決某些型別的最佳化和排序問題。 為了測試它，《科學》論文的作者在 D-Wave Two 和經典退火器上測試了 1000 個隨機選擇的成本函式問題。
他們發現，總的來說，D-Wave 在所用的一組問題上沒有表現出量子加速。 該小組非常委婉地表達了他們的發現。 主要作者馬蒂亞斯·特羅耶說：“這並不意味著該裝置不能具有量子加速。 這只是意味著在我們進行的測試中，[量子加速] 不存在。”
自然地，D-Wave 的人們對這篇論文的接受程度很敏感。 D-Wave 的業務發展總監科林·威廉姆斯在一次電話採訪中反覆向我強調，特羅耶的結果僅涉及特定型別的問題。 他說：“今天在《科學》雜誌上發表的論文並沒有說明任何關於量子退火擴充套件的根本問題。”
此外，他說，特羅耶的小組選擇了不適當的問題集來進行這項測試。 他說：“問題集合太容易了。” 他說，如果給出更難的問題，D-Wave 機器將有機會脫穎而出。 威廉姆斯指出了最近一篇赫爾穆特·卡茨格拉伯的論文作為支援，以及谷歌量子人工智慧實驗室團隊關於D-Wave Two 基準測試的博文。 威廉姆斯還表示，南加州大學的伊泰·亨在最近的演講中概述的那種問題可能指向更好的基準測試問題。
任何涉足 D-Wave 爭議的局外人都可能會想：為什麼再次如此難以解決這場辯論？ 特羅耶在一封電子郵件中很好地解釋了這一點，所以我將完整地引用他的話
這裡尤其困難，因為他們 [D-Wave] 使用的量子位元的相干時間非常短，只有幾個納秒，而執行一次退火執行的總時間為 20 微秒。 因此，量子位元僅在總時間的一小部分內是相干的，這就提出了一個問題，即它們是否“足夠相干”或“足夠量子化”以顯示量子加速。
更復雜的情況是我們不知道理論上即使是完全相干的量子位元對於他們感興趣的最佳化問題型別是否會提供任何優勢（量子加速）。 因此，如果一個人運氣不好，即使是完美的量子位元也可能不會提供任何優勢，而如果一個人幸運的話，即使使用相干時間短的不完美量子位元，也可能會看到量子加速。
由於這兩個原因——量子加速的未知潛力和短相干時間的未知影響——需要實驗性地研究量子加速的潛力。 這就是我們在論文中旨在實現的目標，我們在論文中開發了一種可靠檢測任何潛在量子加速的方法。
科林·威廉姆斯告訴我，“在未來六個月左右”，我們將看到新的結果表明，在給定正確的問題的情況下，D-Wave 機器確實比經典退火器更快。 如果 D-Wave 確實顯示出量子加速，那將是一件大事——特羅耶說，這是一項“巨大的進步”。 儘管如此，量子計算在未來幾年仍將面臨艱難的跋涉。 特羅耶說：“即使存在量子加速，要使它成為真正的裝置也面臨著巨大的挑戰。 要使其作為產品有用，他們還有很長的路要走，即使 [量子加速] 已經得到證明。”
前天晚上，我向一位碰巧在城裡的物理學家朋友提到了特羅耶的論文。 他即將在歐洲完成博士後研究，並正在考慮下一步該做什麼。 他剛剛拒絕了一家大型私人企業提供的量子計算研究工作，因為時機不合適——他不得不提前離開他的博士後研究，而且，他說，這樣的工作可以等待幾個月。 時間還很充裕。 在任何人擁有實用的量子計算機之前，還需要一段時間。
我懷疑特羅耶也會同意。