研究团队利用121量子比特处理器，成功证明了1978年国际数学奥林匹克几何题，标志着量子计算迈向逻辑推理新阶段。
人们提起量子计算机，往往会联想到极其惊人的计算速度。然而，真正的突破不仅在于算得有多快，还在于能否像人类数学家那样进行严密的逻辑推理。来自浙江大学和清华大学的研究团队取得了一项开创性进展，他们在一台121个超导量子比特的量子处理器上，成功完成了两个数学定理的自动证明，其中一个更是1978年国际数学奥林匹克竞赛中的几何难题。
这次试验的重点并不是解答速度，也不是答案本身，而是首次证明了量子硬件能够执行严谨的逻辑演绎。这表明量子计算机正在从高级的数值计算工具，转变为具备数学推理能力的智能系统。它能够从一组初始规则出发，通过每一步可验证的逻辑推演，最终得出正确结论。
为了测试量子系统的推理能力，研究人员设定了两个不同难度的挑战。第一个测试是证明正方形的两条对角线互相垂直。量子系统结合了经典的吴方法，顺利完成了代数推导。第二个测试则要复杂得多，那是1978年国际数学奥林匹克竞赛中的一道几何题，涉及多个相交的三角形与圆。面对这种抽象概念和复杂的代数公式，研究人员采用了符号证明搜索方法，让量子电路负责提出、应用并评估每一步逻辑操作，从而一步步逼近最终证明。
在实际操作中，量子比特固有的噪声和不稳定状态一直被视为逻辑推理的巨大障碍。研究团队引入了简化版机器学习技术，在推导过程中对正确的逻辑步骤进行强化，成功克服了环境干扰。实验结果证实，即使在目前的近期量子处理器上，自动逻辑推理也是完全可行的任务，这为未来量子增强型符号智能铺平了道路。
当然，目前的这项研究还处于早期概念验证阶段。受限于当前的硬件资源，量子处理器推导的主要是规模有限的多项式方程，推导过程中还需要在不同轮次间对状态进行测量与重新准备。但随着量子硬件性能的提升，未来量子计算有望协助人工智能解决传统计算机难以应付的数学难题。这一成果证明，结构化的数学推理可以被转化为可执行的量子过程，量子计算的潜力才刚刚开始展现。
原文：https://www.sciencealert.com/a-quantum-computer-just-confirmed-a-48-year-old-math-problem