只有量子才能验证的答案

先从一个日常直觉说起。要说服别人相信一件事,你得拿出证据,而对方要能核验这份证据。数学家把这件事抽象成了'证明与验证':证明可以很难找,但一旦摆在面前,验证它应该是相对容易的。

量子计算进场之后,这个古老的框架里多了一个新问题:如果验证者手里有一台量子计算机,那么证据是一段普通的文字,和证据本身就是一种量子态,这两者的能力一样吗?换句话说,量子证明是否真的比经典证明更强?这个问题在量子复杂性理论里悬置了二十多年。

据 Quanta 杂志报道,四位研究者在今年六月的计算理论研讨会上凭一篇获得最佳论文奖的工作,给出了一个突破:他们找到了一个特殊的计算问题,它的答案确实需要量子形式的证明才能被有效核验——用任何经典文字来写这份证据,都不够用。

这听起来抽象,但它触碰的是一个很根本的边界:信息用什么形态存在,决定了它能说服谁。有些知识可以被写下来、打印出来、贴在墙上;而现在我们知道,至少在理论世界里,存在另一类知识,它只能以量子态的形式被递交和确认。

对普通人来说,这不会改变明天的生活。但它划出了经典世界与量子世界之间又一道清晰的分界线——而每一次这样的分界被划清,我们对'计算到底能做什么'的理解,就又深了一层。