Nature文章：纠缠不是量子计算的必要条件

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编者按：量子计算普遍被认为在某些问题上具有大大超越经典计算的能力。这种能力源于何处？有些人认为量子纠缠是量子计算中不可或缺的计算资源，甚至将是否存在纠缠作为量子计算的的判据，奉为圭臬。但是，量子纠缠一定是必须的吗？

一些新的研究发现，在量子比特之间不存在纠缠时也能进行计算，在这种情况下，一种新的量子关联资源——量子失谐（quantum discord）成为了计算资源。刊登于国际顶级学术期刊Nature上的这篇文章介绍了不同国家的科学家们在这方面的研究进展，证明了量子纠缠不是量子计算的必要条件。

（quantum discord的正式中文翻译：量子失谐是2019年发布的物理学名词，源自《物理学名词》第三版，经全国科学技术名词审定委员会审定发布。）

2008 年，量子物理学家Andrew White教授在澳大利亚布里斯班昆士兰大学的实验室里建造了一台“神奇的机器”。

White教授多年来一直致力于量子计算的研究，试图利用量子力学这种亚原子物理概念来实现对经典计算的超越。他深知这是一项艰巨的工作：量子计算所需的量子系统很脆弱，需要极其完美条件的量子系统才能保持足够长的时间以供计算。现在，White正着手测试一种非常规的量子算法，该算法似乎颠覆了这一认知。在这个方案中，混乱和无序将是优点，而不是缺点——量子系统中的扰动将会推动计算，而不是破坏计算。

“老实说，我原以为这是不可能的。”White说。但是当他打开他那台神奇的机器时，它居然运行了【1】。

White的实验只是近年来提出的量子计算机新方法的几个实验之一。传统观点认为，量子计算设备应该从量子纠缠中获得计算能力——通过纠缠现象，粒子即使相隔任意大的距离也可以共享信息。但最新的量子计算实验表明，量子纠缠可能根本不需要。

相反，新开发的量子算法可以利用一种称为“量子失谐”的计算资源，这将更廉价且更容易在实验室中维护。目前还需要更多的计算实验，好让对此持怀疑态度的学者相信这种方法。但如果它成功了，广泛的量子计算时代可能会比预期的更早到来。

前所未有的速度

量子计算的想法可以追溯到 1980 年代，当时诺贝尔奖获得者，物理学家理查德费曼意识到利用量子力学特性的机器就可以快速求解经典计算机需要数十亿年的问题。因为经典计算机必须以非此即彼的方式对数据进行编码：每一比特的信息取值只能为 0 或 1。但是在量子领域，微观粒子可以存在于“叠加态”中——例如同时占据多个位置，或者同时具有顺时针和