北京
就在今年一月，加州理工學(xué)院的化學(xué)團(tuán)隊(duì)干了一件讓量子計(jì)算圈有點(diǎn)尷尬的事。他們成功解析了固氮酶的核心工作機(jī)制——而整個(gè)過程，用的全是經(jīng)典計(jì)算機(jī)，連量子計(jì)算機(jī)的影子都沒碰。
固氮酶這東西，是地球生命能夠活蹦亂跳的根本原因之一。它能把大氣里的氮?dú)廪D(zhuǎn)化成氨，等于把一堆誰都吃不到的“空氣”變成了植物能吸收的養(yǎng)料。沒有它，化肥工業(yè)就不用想了，整個(gè)生物圈都得挨餓?？墒牵@臺(tái)天然“固氮機(jī)器”怎么運(yùn)轉(zhuǎn)的，化學(xué)家們眼饞了幾十年，一直沒能完全看穿。
最大的障礙在于電子。固氮酶里面，一大堆電子彼此糾纏在一起，像是一團(tuán)胡亂繞在一起的耳機(jī)線，隨隨便便就能爆出天文數(shù)字的排列方式。按之前的猜想，這種級(jí)別的量子糾纏只有量子計(jì)算機(jī)才理得清。所以，固氮酶就成了量子計(jì)算界津津樂道的“殺手級(jí)應(yīng)用”——一個(gè)非量子機(jī)不可的證明題。
帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)的Garnet Chan，卻一直對(duì)這套劇本不太買賬。他本來就是個(gè)純粹的基礎(chǔ)化學(xué)家，不是量子計(jì)算的推銷員。他覺得：如果經(jīng)典計(jì)算機(jī)夠用，為什么非要等著造出完美的量子計(jì)算機(jī)？他說了一句大實(shí)話：“我不想等到容錯(cuò)量子計(jì)算機(jī)問世了再干活?！?/p>
然后，他就真干出來了。不用量子比特，不建低溫機(jī)房，就靠算法和聰明的方法，Chan的團(tuán)隊(duì)把固氮酶里那個(gè)超復(fù)雜的電子網(wǎng)絡(luò)理順了。這是一次經(jīng)典計(jì)算方法對(duì)“非量子不可”論的正面硬剛，而且還剛贏了。
這個(gè)結(jié)果一出，爭(zhēng)論立刻升級(jí)。有人說：瞧，沒有量子計(jì)算機(jī)照樣行，之前吹得太玄乎了。但另一邊也有人不認(rèn)賬。達(dá)特茅斯學(xué)院的量子計(jì)算理論家James Whitfield就很冷靜：花二十年死磕一個(gè)分子，這能說明什么呢？你解決了一個(gè)特例，不代表這種方法能推廣到所有問題。量子計(jì)算機(jī)的價(jià)值，在于規(guī)?；?。
Chan自己也承認(rèn)，這次的突破更多是給“經(jīng)典方法行不行”這個(gè)問題加了一個(gè)有力砝碼，而不是直接宣判量子計(jì)算機(jī)沒用。他更在意的是把化學(xué)問題本身搞清楚，而不是論證哪個(gè)工具更高貴。
所以，這出戲的真正看點(diǎn)并不是“經(jīng)典打敗量子”，而是：當(dāng)一個(gè)問題被宣傳成必須用量子計(jì)算機(jī)才能解決時(shí)，你最好先檢查一下，是不是有人忘了把經(jīng)典計(jì)算機(jī)的性能算進(jìn)去。固氮酶的案例至少證明，有些“非量子不可”的故事，可能講得早了點(diǎn)。
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