隱變量有什么用?

? 探索量子理論背后的隱變量一直都被認(rèn)為是沒(méi)有應(yīng)用價(jià)值的純理論工作,目前其實(shí)根本沒(méi)有任何實(shí)驗(yàn)間接支持或直接探測(cè)隱變量的存在。相反地,有一系列實(shí)驗(yàn)(見(jiàn)貝爾定理)結(jié)果支持局域隱變量并不存在。

? 量子計(jì)算專(zhuān)家Scott Aaronson另辟蹊徑(arXiv:quant-ph/0408119),他假設(shè)存在能符合目前所有實(shí)驗(yàn)結(jié)果的隱變量(當(dāng)然,必須是非局域的),考慮這樣會(huì)產(chǎn)生什么不合理的后果。出乎意料地,他導(dǎo)出了一種特殊的量子搜索算法,嚴(yán)格快于隱變量不存在時(shí)所有可行的量子算法。

? 具體而言,C.H.Bennett等人證明,在標(biāo)準(zhǔn)的量子計(jì)算模型下,不能用嚴(yán)格少于Ω(N^1/2)的時(shí)間保證求解規(guī)模為N的黑箱搜索問(wèn)題。Grover提出的量子算法成功把用時(shí)降到了O(N^1/2),所以Grover算法一般被認(rèn)為是最優(yōu)算法。但是,如果滿足條件的隱變量存在,據(jù)此構(gòu)造出的新計(jì)算模型中存在更優(yōu)的算法,用時(shí)僅為O(N^1/3)。

? ? Aaronson的結(jié)果普遍性很強(qiáng)。因?yàn)椴](méi)有針對(duì)某個(gè)隱變量理論,而是對(duì)所有不會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重偏離現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)結(jié)果的理論下一般判斷。不過(guò),他本人將這一“效率太高”的結(jié)果理解為隱變量不可能的強(qiáng)烈證據(jù),這點(diǎn)就很見(jiàn)仁見(jiàn)智了,畢竟按照這個(gè)邏輯,也可以說(shuō)Grover算法“效率太高”,所以量子計(jì)算機(jī)的實(shí)用化是不可能的。

? 反過(guò)來(lái)想,隱變量的存在就使這一假想算法變得原理可行,從而進(jìn)一步提高了量子計(jì)算機(jī)的應(yīng)用潛力,這當(dāng)然是極好的。



? 附注:事實(shí)上Aaronson的另一篇論文還證明了隱變量的存在會(huì)導(dǎo)致圖同構(gòu)問(wèn)題的多項(xiàng)式解法,但是,筆者認(rèn)為這不構(gòu)成一項(xiàng)顯著的絕對(duì)優(yōu)勢(shì),因?yàn)閳D同構(gòu)問(wèn)題本來(lái)就有可能在P內(nèi)。

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