在量子计算领域，一项突破性研究引发广泛关注。传统计算机成功攻克了此前被认为只有量子计算机才能完成的复杂量子动力学模拟任务，相关成果发表于《科学》杂志。这一研究由西蒙斯基金会弗拉蒂龙研究所计算量子物理中心与波士顿大学联合完成，挑战了量子计算领域“量子霸权”的既有认知。
事件起因可追溯至今年3月。加拿大D-Wave Quantum公司于3月12日在《科学》发表研究，宣称其量子退火处理器在数分钟内解决了复杂现实问题，而经典超级计算机若要完整求解，可能需要数百万年时间，且能耗甚至超过全球一年的用电量。该公司借此抛出“量子霸权”论断，强调量子计算在特定任务上的绝对优势。
量子退火是一种针对特定问题的量子计算方法，通过引导系统逐步逼近最低能量状态来寻找答案。尽管它在组合优化、材料模拟等场景中表现高效，但与通用量子计算不同，其优势仅限于特定领域。此次争议的核心任务是模拟自旋玻璃系统的量子动力学——一种磁化且无序的材料模型，相关研究对理解磁性材料演化及新型金属设计具有重要意义。
该任务需模拟由数百个量子比特组成的系统，这些量子比特分布在方形、立方或钻石晶格中，通过量子纠缠产生复杂相互作用。量子纠缠的特性使得远距离粒子也被紧密关联，导致描述系统状态的波函数规模随粒子数呈指数级增长。经典计算机难以直接存储此类数据，更遑论高效求解其动力学演化过程。
然而，西蒙斯基金会科研团队另辟蹊径。他们结合Tensor Network、3D张量网络和信念传播算法，将庞大信息压缩进彼此连接的小型数字表格中，再通过数学结构恢复并计算系统行为。研究负责人Joseph Tindall表示，这种方法如同为波函数创建“压缩文件”，大幅降低了计算资源需求。研究初期，部分计算甚至可直接在个人笔记本电脑上完成。
为处理三维动力学问题，团队进一步开发了3D张量网络，并借助计算量子物理中心自主研发的ITensor软件库，将原本难以触碰的问题压缩至传统计算机可求解的范围。他们还采用了1980年代提出、近年被改造用于量子系统的信念传播算法。尽管该方法属于近似计算，但其成本更低，且更适合快速切入大规模、高难度问题。
验证结果显示，这些模拟不仅成功运行，且精度达到当前先进水平。模拟结果与理论预测高度一致，在较小测试问题中也给出准确答案，并与此前量子计算研究团队报告的结果吻合。这一成果表明，传统计算机在特定量子模拟任务中仍具备竞争力，为量子计算与经典计算的边界研究提供了新视角。
