物理学也要被AI攻陷了？5道20多年量子公开问题被突破

时间才过去没多久，AI刚在数学领域取得突破，现在又开始攻克物理难题了。

近日，有五道量子信息领域的长期未解难题，被宣布在AI辅助下获得解决。

出手的是一家名为Physical Superintelligence（物理超级智能，简称PSI）的神秘企业。

该公司表示，他们利用自主研发的AI科研系统，在量子信息理论的5个开放问题上取得了进展，相关论文、Lean形式化证明及验证代码已在Github上公开，供学界审查。

这家成立不到两个月的PSI，究竟有何背景？

PSI攻克了什么？

PSI此次聚焦的量子信息科学，主要探索如何利用量子力学的独特规律来存储、处理和传输信息，以突破传统计算机的计算能力限制，并寻求更安全的通信方式。

他们通过AI挑战的五道难题，均来自已有27年历史的开放量子问题（OQP，Open Quantum Problems）目录。

该目录由德国物理学家Reinhard Werner于1999年创立，专门收录量子信息学界长期悬而未决的重要研究问题。

这一次的五道题，涵盖了纠缠提纯、量子场论、高维量子通信、量子信道容量与量子因果律五个核心方向，具体包括：

OQP 2｜负偏转置态的纠缠不可蒸馏性

OQP 12｜真空纠缠与贝尔不等式

OQP 27｜CGLMP贝尔不等式的最优测量

OQP 38｜PPT平方猜想与纠缠破坏

OQP 43｜量子因果过程的可纯化性

具体证明过程在此不再展开。只需了解，PSI此次取得进展的5道题中，有3道（OQP 2、OQP 12、OQP 27）在本世纪初就已收录。由此可见其难度。

“全球最顶尖的物理研究实验室”

访问PSI的网站，会发现内容极为简洁，本次攻克量子信息难题也是他们的首个成果。

毕竟，这家公司直到今年9月1日才正式对外亮相。

然而，他们一登场就放出豪言，宣称要打造“全球最顶尖的物理研究实验室”。

PSI的创始团队颇具特色，创始人兼首席科学家Alex Wissner-Gross尤为引人注目。

此人曾在麻省理工学院（MIT）同时修完物理、电气工程和数学三个本科专业，并以工程学院年级第一的成绩毕业。

同时完成这三门学科的难度有多大？据说，MIT在他之后取消了“同时攻读三个专业”的选项，原因在于“能够做到这一点的人太少，开设此选项意义不大”。

因此，Wissner-Gross甚至可以被冠以“MIT历史上最后一位三专业毕业的本科生”的称号。

或许这位大佬在尝试之后发现自己更钟情于物理，于是2007年，他在哈佛大学获得了物理学博士学位。

不可否认，此人对“AI+物理”的理解已远远领先于时代。

早在2013年，深度学习尚处于起步阶段时，他就登上了TEDx的讲台，用物理学中的“因果熵力”来解释智能行为。

他提出了一个大胆的想法。

所谓智能，可以被视为一种持续增加未来行动可能性的倾向。

这样说可能不易理解，举例说明。

比如，在地铁中挤车时，为什么要努力保持平衡，尽量避免摔倒？

根据他的理论，这是因为一旦摔倒，你能够选择的行动就会减少。而保持站立，意味着你未来仍然可以向前、向后、向左、向右移动。

那么，只要遵循“最大化未来可能性”的规则，系统就可能自发呈现出类似工具使用、合作等智能行为。

尽管听起来有道理，但这个想法目前尚未得到证实。

正是这位天才Wissner-Gross，到了今年终于按捺不住，提出了“Solve Everything”的目标。

他在今年二月发表的两篇文章中，阐述了当前的PSI构想。

其中不乏一些与当下呼应的灵感：“奇点，需要一个物理学部门。” 

“证明的时代已经来临。”

除了这位大佬，PSI的联合创始人兼总裁Alex Klokus也颇具看点，他是美国知名科技媒体Futurism的创始人。

融资背景彰显其实力。9月亮相时，PSI宣布已完成5800万美元种子轮融资。

领投方是比尔·盖茨创立的Breakthrough Energy Ventures。

这家基金背后汇聚了亚马逊创始人贝索斯、阿里巴巴创始人马云、维珍集团创始人布兰森等科技和商业界大佬，专门投资有潜力推动能源转型的前沿科技。

跟投阵容中，还有硅谷老牌风投SV Angel。其创始人罗恩·康韦是著名的天使投资人，早年曾押中Google、PayPal、Twitter等科技公司。

此外，a16z前合伙人Balaji Srinivasan也参与了投资，同时还吸引了来自OpenAI、英伟达、Hugging Face、Oracle等科技公司的个人投资者。

让科学发现实现“规模化生产”

综上所述，用一句话概括PSI的愿景，就是让科学发现“从天才走向规模化”（From Genius to Scale）。

几百年来，人类基础科学的跃迁几乎都依赖牛顿、爱因斯坦这样灵光一现的个体天才。

但PSI认为，这种纯手工作坊式的科研已经触及天花板，否则为何21世纪的我们仍停留在20世纪的物理学基座上？

科学发现不应再受制于人的时间。

PSI将基本研究单元称为Autonomous Campaign（自主研究任务），希望让研究从问题定义、假设提出、验证、实验到工程部署持续运行。

PSI还认为，在AI时代，尽管想法不再稀缺，但真理仍然稀缺。

大模型可以快速生成上百个猜想，但这些距离成为真理还差得很远。

为解决这个问题，PSI推出的自研AI科研系统Emmy（致敬20世纪伟大的数学家与理论物理奠基人艾米·诺特）将“生成”和“验证”两个步骤分离。

其工作流程大致如下。

首先，面对一个宏大的物理学开放难题，Emmy先调用前沿大模型将其拆解成无数个微小的、可验证的数学子假设。

其次，将假设直接投入Lean形式化证明器、符号计算引擎以及高精度验证代码中进行严格筛查。这样，报错的假设会被当场淘汰，通过局部验证的路径则被保留并继续衍生。

只要最终的Lean代码编译通过，就意味着这个物理定理在数学逻辑上100%无懈可击。

过程中的验证结果还能成为训练下一代AI物理学家的奖励信号，推动系统不断改进，从而实现科学发现的规模化。

One More Thing

听起来不错，但问题来了，这样研究物理理论的公司，要如何盈利呢？

我查阅了他们正在进行的项目，发现他们还是很务实的。

他们打算先从最现实的问题开始赚钱。

哪个领域？AI数据中心。

当前的超算集群本质上是一个极其复杂的宏观物理系统，供电、冷却、网络和计算资源之间存在着高度耦合的工程优化难题。

专业对口了。Emmy系统能够从底层物理规律出发，将供电、散热、通信和算力作为一个整体方程来求解，从物理极限上找到更高的能效比。

更有趣的是，在商业之外，PSI还承接了一个（可能是科幻迷的）个人投资者的私人项目。

Fermi Explorer（费米探索者）星际任务。

PSI宣布：从现在开始动手建造飞船！

根据官方公告，他们计划在2029年之前发射深空星际探测器“Fermi Explorer”。

利用Emmy系统在现有物理极限内优化出的最佳轻量化工程方案，这艘飞船将飞出太阳系，用8万年的时间，飞向距离我们4.2光年的三体人和阿凡达老家，半人马座。

尽管或许没有人类能等到这一天，但，祝他们成功。

参考链接：

[1] https://psi.inc/

[2] https://github.com/physical-superintelligence/oqp-batch-2026

本文来自微信公众号“量子位”，作者：关注前沿科技，36氪经授权发布。