经过量子破坏后，一种方法毫发无损地幸存下来

量子计算机得到了很多炒作，但事实是我们仍然不确定它们有什么用。这些设备利用了亚原子世界的特殊物理特性，并有可能执行普通经典计算机根本无法执行的计算。但事实证明，很难找到具有明显“量子优势”的任何算法的例子，这些算法的性能超出了经典机器的范围。

在 2010 年代的大部分时间里，许多计算机科学家认为一组特定的应用程序很有可能会发现这一优势。当某些数据分析计算由量子计算机处理时，它们的速度会呈指数级增长。

然后是Ewin Tang。作为一名 2018 年应届大学毕业生的 18 岁学生，她找到了经典计算机解决这些问题的新方法， 削弱了量子算法所承诺的优势。对于许多研究量子计算机的人来说，唐的工作是一种清算。荷兰量子计算研究中心 QuSoft 的理论计算机科学家克里斯凯德说：“一个接一个，这些超级激动人心的用例被扼杀了。”

Marcos Crichigno 研究拓扑与超对称的意想不到的联系。

Crichigno 怀疑 TDA 的弹性指向与量子力学的内在联系——而且是完全出乎意料的联系。这种联系来自超对称性，这是粒子物理学中的一种理论，它提出构成物质的粒子和携带力的粒子之间存在深度对称性。事实证明，正如物理学家 Ed Witten 在 1980 年代所解释的那样，拓扑学的数学工具可以轻松地描述这些超对称系统。受 Witten 工作的启发，Crichigno 一直在通过使用超对称来研究拓扑来反转这种联系。

“太疯狂了。这是一种非常、非常、非常奇怪的联系，”Dunjko 说，他没有参与 Crichigno 的工作。 “我起鸡皮疙瘩了。字面上地。”

这种隐藏的量子联系可能是 TDA 与众不同的原因，Cade 说，他曾与 Crichigno 就此进行过合作。 “从本质上讲，这确实是一个量子力学问题，尽管它看起来不像，”他说。

但是，虽然 TDA 目前仍然是量子优势的一个例子，但亚马逊网络服务、谷歌和麻省理工学院劳埃德实验室最近的研究已经大大缩小了优势最明显的可能场景。为了使算法的运行速度比经典技术快得多（通常是量子优势的标准），高维空洞的数量需要大到难以想象，达到数万亿级。否则，该算法的近似技术根本就没有效率，抹杀了对经典计算机的任何有意义的改进。

在现实世界的数据中，这是“一组很难找到的条件”，凯德说，他没有参与这三篇论文中的任何一篇。谷歌研究的资深作者之一瑞安·巴布什 ( Ryan Babbush ) 表示，很难确定这些情况是否存在，所以目前，我们只有直觉，他和凯德都不认为这些情况会普遍存在。

Tang 现在是华盛顿大学的博士生，鉴于这些限制，他认为 TDA 不是该领域正在寻找的实际量子应用。她说，“我认为这个领域作为一个整体已经重塑”以摆脱算法狩猎。她预计量子计算机最适合学习量子系统本身，而不是分析经典数据。

但近期工作背后的研究人员并不认为 TDA 是死胡同。在最近的预印本发布后，所有研究团队召开了一次 Zoom 会议，“我们每个人都知道下一步该怎么做，”与谷歌团队合作的 Dunjko 说。例如，Crichigno 希望探究拓扑学和量子力学之间的这种联系会产生更多意想不到的量子问题，这些问题可能特别适合量子计算。

总是存在一种创造性的新古典方法的威胁，它可以做 Tang 和 Dunjko 做不到的事情，并最终推翻 TDA。 Dunjko 说：“我不会拿我的房子、我的车或我的猫打赌，”这不会发生。 “但这个故事并没有死。我认为这是我一点都不担心的主要原因。”