本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
彼得·肖尔是一位诗人。这是他与妻子詹妮弗一起写的五行打油诗：
如果你建造的计算机是量子的， 那么所有派别的间谍都会想要它们。 我们的密码将全部失效， 他们会阅读我们的电子邮件， 直到我们拥有量子的加密技术，并震慑他们。
肖尔更为人所知的是他在1994年发现（发明？）Shor算法的数学家，这是一种用于分解数字的量子计算方法，它帮助量子计算机领域提升到了一个新的能量水平。我一直认为量子计算可能会证伪我的“科学终结”论题。它可能会带来对物质和意识本质以及两者之间联系的深刻理论见解。或者它可能会在人工智能领域带来巨大的飞跃。或者两者都有。或者都没有。因此，去年秋天，当肖尔和我在Sabine Hossenfelder的博客上讨论《科学的终结》时交换了意见，我感到非常高兴。我问他是否愿意为我的博客回答几个问题，这就是结果。——John Horgan
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Horgan：您成为数学家是因为您认为自己无法以诗人为生吗？
Shor：不。我从高中起就偶尔写诗，但我从未考虑以此为职业。这个问题无疑源于我在我的网页上曾经写过的一句话。我和我的妻子为《科学新闻》举办的诗歌比赛写了一首关于量子计算的五行打油诗。当它没有获奖时，我将这首五行打油诗发布在网上，并用一句话链接到它：“你可以明白为什么我选择以科学家而不是诗人为职业。”那句话是个玩笑。从那以后，我在我的网站上发布了一些不那么轻浮的诗，并删除了那句话。
Horgan：1993年，我在《证明的消亡》中论证说，计算机证明和其他发展正在破坏传统数学证明的概念。我到底错得有多离谱？
Shor：计算机证明实际上并没有破坏传统数学证明的概念，至少目前还没有（尽管在1993年，一些数学家当然担心它们会这样做）。数学家寻找证明至少有两个原因：
a) 确保他们声称的事情实际上是真的，
b) 更深入地了解数学。
计算机证明通常可以令人满意地满足第一个原因，但它们很少（如果有的话）能为我们提供任何真正的理解。现在当然有很多计算机辅助证明，其中计算机帮助执行了长时间的无错计算，或进行了详细的案例分析。但是提出大多数数学证明需要真正理解基础数学，而今天的计算机不具备这种能力。因此，计算机可以通过执行难以置信的长计算和案例分析来帮助理解基础数学的数学家，但是尽管它们在这些方面非常有用，但在大多数情况下，它们无法自行提出证明。
未来可能在遥远的将来，数学将被难以理解的计算机证明所主导。这可能会导致“数学的终结”，或者至少是人类数学家进行的数学的终结。但我们离那个点还很远。
Horgan：请向我解释一下Shor算法，请记住，我大学时主修英语，只修过一门数学课。
Shor：这很难。
量子力学的几个方面使量子计算机比数字计算机更强大。其中之一是叠加原理，它表示量子系统可以同时处于多个状态。另一个是干涉；第三个是量子力学系统状态空间的指数级大小。
事实证明，通过少量数论，你可以证明，如果你能找到序列xr(mod N)关于r的周期，你将能够分解N。这对于经典算法来说不是很有用，因为如果N是一个指数级大的数，则周期是指数级长的。然而，量子计算机可以处理处于叠加状态的指数级数据量。因此，它们可以将整个序列以叠加状态放入其内存中。现在，量子计算机可以对这个序列做的一件事是进行傅里叶变换，这使它们能够找到序列的周期。
你可以将此视为计算衍射光栅。衍射光栅使用周期性结构将光分离成不同的组成颜色，它们通过干涉来实现这一点。分解算法的工作方式类似。
Horgan：谢谢，我有一个模糊但可能只是幻觉的理解！关于量子计算，最大的普遍误解是什么？记者用来解释它最令人恼火的比喻或隐喻是什么？
Shor：关于量子计算机，最大的普遍误解可能是它们就像经典计算机一样，只是速度更快。实际上，它们非常不同。对于某些问题，量子计算机似乎比经典计算机快指数级，例如分解。对于其他一些问题，量子计算机根本不会加速，例如排序。因此，问“经典计算机和量子计算机哪个更好”就像问“船和汽车哪个是更好的交通工具”一样。这实际上取决于你想用它做什么。
Horgan：国家科学院报告称，“现在预测实用量子计算机的时间范围还为时过早”，而IEEE Spectrum声称我们在“可预见的未来”看不到“有用”的量子计算机。这些批评公平吗？量子计算机最终会名副其实吗？
Shor：美国国家科学院的报告是由一个专家委员会编写的，该委员会花费了大量时间思考实现量子计算的各种可能方法、这些方法的各种障碍以及制造工作量子计算机的困难，我认为他们对这项任务的难度给出了公正的评价。
IEEE Spectrum的文章给出了更为悲观的评估。它是由一位物理学家撰写的，这位物理学家从该领域一开始就对量子计算机持否定看法。简而言之，他认为制造容错量子计算机比普遍认为的要困难得多。（请允许我指出，人们普遍认为这非常困难，但如果你的量子门足够精确并且有大量但并非不可能的开销，那么理论上是可能的。）我不相信他的论点是合理的。
Horgan：Scott Aaronson在这个博客上说，“来自量子信息和计算的想法将对量子引力概念难题的持续进展有所帮助，甚至可能是必不可少的。”您同意吗？
Shor：我部分同意。我认为量子信息和计算很可能成为量子引力最终理论的关键要素。事实上，我认为这些要素已经在理解量子引力方面取得了一些进展。另一方面，使用量子信息思想已成为思考量子引力的某些物理学家社区中的一种时尚。在我看来，这些物理学家中的一些人真正理解量子信息，并且正在撰写有趣的论文。但是另一些人对量子信息的理解非常肤浅，我认为他们正在撰写的论文没有太多实质内容。我确信这最终会被理清，但是现在人们很难分辨哪些论文中有有趣的想法。
Horgan：约翰·惠勒提出，量子力学加上信息论（他称之为“比特生万物”）可能会解释现实。您的看法呢？
Shor：约翰·惠勒和他的“比特生万物”的想法当然非常有影响力。约翰·惠勒的许多学生试图追求他的愿景，并且是量子信息和量子计算领域的第一批发现者之一。这现在已经变成物理学的一个庞大而富有成果的子领域。
这是约翰·惠勒说“比特生万物”时设想的吗？我不知道。我认为他会对由此产生的结果感到非常高兴，但我也认为我们在他最初的“解释现实”的动机上没有取得太大进展；这可能更像是哲学家的工作，而不是物理学家的工作。
Horgan：您是否同意Sabine Hossenfelder的观点，即物理学家对美的痴迷使他们误入歧途？
Shor：我认为物理学家确实误入歧途了，但我不同意使他们误入歧途的是他们对美的痴迷。相反，我认为使理论物理学家误入歧途的是，他们不再以实验为基础，因此无法使用使他们在上个世纪取得如此大进展的方法。
数学家也进行不以实验为基础的研究，但他们已经花了几个世纪的时间来弄清楚，应对这种情况的好方法是使用证明，并且不相信任何没有实际严格证明的东西。多年来，他们通过反复试验了解到，如果你试图在不依赖严谨性的情况下进行数学运算，你很可能会被你的直觉误导。物理学的文化没有这种约束。
虽然他们不受需要严格证明的约束这一事实帮助物理学家比数学家更快地为多个数学领域做出了卓越的贡献（例如，分布理论中的狄拉克δ函数和统计力学中的副本方法），但这也偶尔使他们误入歧途。
高能物理学家现在正试图在没有实验或证明指导的情况下产生新的物理学，我不相信他们有足够的工具来驾驭这个领域。
我的印象是，虽然我可能对此有误解，但在过去，物理学家取得进展的一种方式是提出各种完全疯狂的想法，并且只保留那些与实验一致的想法。现在，在高能物理学中，他们仍然提出各种完全疯狂的想法，但他们无法再将它们与实验进行比较，因此他们的哪些想法被接受取决于一些复杂的社会学过程，这导致了可能与现实世界没有任何相似之处的物理学理论。这个复杂的社会学过程当然考虑到了美，但我不认为这是从根本上导致物理学家误入歧途的原因。我认为更重要的问题是，这种社会学过程导致高能物理学家在几乎没有证据支持它们的情况下过早地集体接受某些想法。然后，同行评审过程导致资助机构主要资助那些相信这些想法的人，而无法保证这些想法是正确的，并且对这些想法的任何替代方案在很大程度上被忽视了。
举一个具体的例子，苏斯金德的互补性理论解决了黑洞信息丢失悖论，多年来一直被接受，直到四位物理学家发表了AMPS论文（以其作者的首字母命名），表明苏斯金德互补性与量子信息论的基本原理不相容。因此，在这种情况下，社会学过程导致大多数物理学家趋同于一个最终被证明是错误的单一理论。AMPS论文提出了另一种疯狂的理论“防火墙”，但对科学来说幸运的是，它似乎还没有被普遍接受。
Horgan：迈克尔·尼尔森建议，在尝试解释量子力学或解释其含义时，不可知论是最好的立场。您同意吗？或者您有最喜欢的解释吗？
Shor：我同意迈克尔的观点。有时，使用哥本哈根解释思考量子力学将有助于你弄清楚事情，而另一些时候，多世界解释对于弄清楚事情更有用。由于这两种解释给出的预测完全相同，因此你使用哪一种并不重要。因此，你应该使用最能给你解决你正在处理的问题的直觉的解释。
Horgan：人类意识可能是根本上是量子的吗，正如罗杰·彭罗斯和其他人所建议的那样？
Shor：这在我看来非常不可能。
Horgan：哥德尔定理可能是理解意识本质的线索吗，正如道格拉斯·霍夫施塔特所提出的那样？
Shor：再说一次，这在我看来非常不可能。
Horgan：尼尔森和帕特里克·科里森在最近在《大西洋月刊》上发表的一篇文章中警告说，科学已经进入停滞期。您同意吗？
Shor：我不会称之为停滞。他们认为科学进步的成本越来越高，但我们似乎仍在取得进展。
Horgan：《科学的终结》最大的缺陷是什么？您是否同意大卫·德意志关于科学是无限的观点？
Shor：我认为《科学的终结》最大的缺陷是你的论点，即科学即将终结，因为没有人看到任何地平线上的基本发现。科学中的基本发现，即改变一个领域基础的发现，就其本质而言是无法预测的。以《科学的终结》中的一个例子为例，你考虑了神经科学领域，并推测我们将永远无法在弄清楚大脑如何工作方面取得任何进展，因为它太复杂了。的确，我们目前对大脑如何工作只有最模糊的概念，并且我们目前看不到任何改善我们知识的途径。然而，这实际上并不意味着什么，因为科学中的基本发现可能凭空出现，并且完全不可预测。
Horgan：有道理。马丁·里斯认为，超级智能机器可能会通过解决困扰人类的问题来为科学赋予新的生命。您同意吗？
Shor：如果超级智能机器解决了困扰人类的问题，但以人类完全无法理解的方式来解决，我不知道我是否愿意将结果称为“科学”。
Horgan：您的乌托邦是什么样的？
Shor：在我的乌托邦中，我们将不会有大量资金被用于诋毁科学。这场反科学运动的开始似乎根植于大型公司的自身利益，他们试图让人们相信诸如“烟草不会导致癌症”、“煤炭不会导致全球变暖”、“滴滴涕不会杀死鸟类”之类的事情。但是现在，可能受到创造论的鼓舞，它已经蔓延到所有科学领域。例如，存在广泛的反科学情绪这一事实让反疫苗运动兴起，我不相信这个运动有任何大型企业赞助商，大多数有组织的宗教也不支持它；这场运动目前正在消除我们在消除疾病方面取得的一些巨大成功。
延伸阅读:
身心问题（免费在线书籍，也可作为Kindle电子书和平装书提供）
另请参阅与Scott Aaronson、David Albert、David Chalmers、Noam Chomsky、David Deutsch、George Ellis、Marcelo Gleiser、Robin Hanson、Nick Herbert、Jim Holt、Sabine Hossenfelder、Stuart Kauffman、Christof Koch、Garrett Lisi、Christian List、Tim Maudlin、Priyamvada Natarajan、Naomi Oreskes、Martin Rees、Carlo Rovelli、Rupert Sheldrake、Lee Smolin、Sheldon Solomon、Paul Steinhardt、Philip Tetlock、Tyler Volk、Steven Weinberg、 Edward Witten、Peter Woit、Stephen Wolfram 和 Eliezer Yudkowsky的问答。