2025年9月29日，一篇發(fā)布在預(yù)印本網(wǎng)站上的論文，在人工智能和基礎(chǔ)物理學(xué)界引發(fā)了劇烈反響。論文揭示，OpenAI最新的GPT-5模型，在不到半小時的時間內(nèi)，成功攻克了一個量子復(fù)雜性理論領(lǐng)域的開放性猜想的關(guān)鍵步驟。而據(jù)該領(lǐng)域的頂尖專家、量子計(jì)算理論大牛Scott Aaronson透露，同樣的工作，通常需要人類研究者花費(fèi)一到兩周的時間。

這一事件標(biāo)志著，AI的能力邊界正在從解決已有答案的問題，向探索人類知識前沿的未知領(lǐng)域拓展。一個深刻的問題也隨之浮現(xiàn)：AI是否正在成為科學(xué)家的“超級外掛”，甚至是能夠獨(dú)立進(jìn)行科學(xué)發(fā)現(xiàn)的伙伴？

通俗解讀“量子NP難題”

要理解這次突破的意義，首先需要了解GPT-5挑戰(zhàn)的是什么。這個難題被稱為QMA（Quantum Merlin Arthur），可以通俗地理解為經(jīng)典計(jì)算機(jī)科學(xué)中著名的“NP問題”的量子版本。

我們可以用一個故事來理解它：假設(shè)有一個全知全能的魔法師梅林（Merlin），他想向一位只能進(jìn)行有限計(jì)算的國王亞瑟（Arthur）證明一個極其復(fù)雜問題的答案是“是”。NP問題探討的是，梅林是否能提供一個足夠簡潔的、能讓亞瑟在有限時間內(nèi)驗(yàn)證其正確的“證據(jù)”。而QMA問題，則是將這個場景搬到了量子世界：梅林提供的“證據(jù)”是一個量子態(tài)，而亞瑟則用一臺量子計(jì)算機(jī)來進(jìn)行驗(yàn)證。

GPT-5此次面對的，并非一個有標(biāo)準(zhǔn)答案的考題，而是一個關(guān)于QMA問題某個性質(zhì)的、懸而未決的數(shù)學(xué)猜想。這需要它在僅有少量參考文獻(xiàn)的有限信息下，進(jìn)行獨(dú)立的邏輯推理和證明構(gòu)建。

AI加持下的量子計(jì)算新范式

GPT-5在此次挑戰(zhàn)中的表現(xiàn)，清晰地展示了其作為“科研伙伴”的巨大潛力。它不僅快速完成了大量的符號運(yùn)算和邏輯推演，更重要的是，在其中一個關(guān)鍵猜想的證明中，提供了一種人類研究者此前未曾想過的新方法。

這標(biāo)志著，AI的角色，正在從一個簡單的“知識問答機(jī)”，進(jìn)化為一個能夠輔助進(jìn)行理論推演，甚至啟發(fā)創(chuàng)新思路的“研究助理”。

這一趨勢，與當(dāng)前量子計(jì)算領(lǐng)域的主流發(fā)展方向——變分量子算法（VQA）不謀而合。在當(dāng)前這個被稱為NISQ（含噪聲中等規(guī)模量子計(jì)算）的時代，我們還無法制造出完美的、大規(guī)模的容錯量子計(jì)算機(jī)。因此，VQA這種“量子-經(jīng)典混合”的算法框架應(yīng)運(yùn)而生。

其工作模式是：一個參數(shù)化的量子電路負(fù)責(zé)執(zhí)行核心的量子計(jì)算，而一個經(jīng)典的計(jì)算機(jī)則負(fù)責(zé)根據(jù)量子計(jì)算的結(jié)果，不斷地優(yōu)化量子電路中的參數(shù)，就像一個教練在反復(fù)調(diào)試運(yùn)動員的動作一樣。在這個過程中，AI大模型可以在“經(jīng)典優(yōu)化器”這個環(huán)節(jié)發(fā)揮巨大作用，通過其強(qiáng)大的學(xué)習(xí)和優(yōu)化能力，幫助更快地找到量子電路的最優(yōu)參數(shù)。

開發(fā)者如何迎接“量子+AI”時代

GPT-5的這次突破，無疑為所有開發(fā)者和技術(shù)愛好者，揭開了未來“量子+AI”協(xié)同工作圖景的一角。

那么，對于普通開發(fā)者而言，現(xiàn)在是否需要立即投身于艱深的量子物理學(xué)習(xí)中？答案或許是否定的。當(dāng)前階段，更重要的是理解量子計(jì)算與經(jīng)典計(jì)算的根本區(qū)別，以及它能解決哪些經(jīng)典計(jì)算難以企及的問題，例如大數(shù)分解（對現(xiàn)有密碼體系構(gòu)成威脅）、新材料模擬和復(fù)雜的組合優(yōu)化等。

GPT-5攻克量子NP難題，是AI賦能基礎(chǔ)科學(xué)研究的一個標(biāo)志性開端。它清晰地表明，我們正處在一個技術(shù)交叉融合的偉大時代。未來，“人類科學(xué)家提出構(gòu)想 + AI伙伴進(jìn)行深度推演”的組合，將成為科學(xué)發(fā)現(xiàn)的新范式。

AI或許不會很快成為一個獨(dú)立的“科學(xué)家”，但它正在以前所未有的能力，成為人類探索未知宇宙的最強(qiáng)“外掛”。而這，僅僅是一個開始。