一台普通笔记本电脑解决了本以为需要量子计算机才能解决的难题

这项研究由西蒙斯基金会弗拉特罗恩研究所计算量子物理中心（CCQ）联合波士顿大学团队完成。他们开发了一种基于张量网络的新方法，能高效压缩量子系统的波函数——即描述所有量子态信息的数学对象。由于量子叠加和纠缠特性，n个量子比特的波函数规模随粒子数呈指数级增长（2^n），传统计算机无法直接存储或计算。研究者将波函数类比为‘超大文件’，而张量网络就像一个‘数学压缩包’：把海量数据拆解成多个小型互联数字表格，大幅降低计算资源需求。部分计算甚至能在个人笔记本上完成（使用CCQ自主开发的高性能张量网络软件库ITensor）。他们首次用3D张量网络模拟三维晶格（如立方、菱形结构）中的量子动力学，验证了该方法对复杂纠缠体系的有效性。研究还创新性地复用上世纪80年代的‘信念传播’（belief propagation）算法，并针对量子问题优化，虽略带近似性但计算成本极低，可直接处理此前经典方法无法启动的三维难题。结果表明：其模拟精度与理论预测一致，且与先前量子计算机实测结果高度吻合——关键区别在于全程仅用经典硬件。研究者强调，这并非要取代量子计算，而是推动‘经典+量子’协同：经典模拟可快速检验量子硬件能力、启发新算法；量子硬件进展又能反哺经典方法设计。下一步，团队正攻关更贴近真实材料的电子移动模型（如电子在不同晶格位置间跃迁），这类问题计算难度更大，但对理解高温超导等实际量子现象至关重要。