QOBLIB：追踪量子优化领域的进展

量子优化基准测试库（QOBLIB）为追踪量子优化领域的优势进展提供了一个社区驱动的框架。近日，《自然·计算科学》发表了一篇关于QOBLIB的重要论文，确立了其作为量子优化基准测试核心资源的地位。与此同时，全新的QOBLIB网站也正式上线，让用户能够更便捷地浏览基准测试内容、比较研究成果，并提交新的发现。目前，已有超过2,000项结果被提交入库，这充分体现了量子与经典优化领域研究人员日益广泛的参与热情。

IBM及其合作伙伴近期宣布了三项里程碑式成果——三个独立实验首次清晰地证明了量子计算相对于经典计算方法的优势。随着这一成就的到来，一个新的重要问题也随之浮现：量子计算机既已展现出真实的计算优势，我们该将这些能力应用于何处？

优化领域正迅速成为最值得期待的方向之一。尽管上述优势演示并未聚焦于此，但优化处于研究人员预期将出现下一波突破的领域前列。量子优化工作组的最新研究已为近期优势的实现提供了颇具潜力的算法候选方案，而围绕量子优化基准测试库（QOBLIB）不断壮大的社区，也为这一探索注入了亟需的严谨性与协作精神。如今，随着《自然·计算科学》上一篇奠基性论文的发表、全新网站的上线，以及生态系统合作伙伴提交的一批新成果，这项工作正在积聚更大的动能。

这些进展并非仅仅是一个不断扩展的研究仓库的例行更新，而是量子社区下一步前进方向的范本。证明量子优势的存在是一项挑战，而探索它能在哪些领域创造真实价值则是另一项挑战。后者需要开放、严谨、社区驱动的协作，而非各自为战的孤立努力。

QOBLIB正是为此而生。作为同类框架中最早的量子优化基准测试库之一，它为优化社区提供了一种共享、透明的方式，以观察哪些问题类别距实现量子优势最近。更重要的是，它将经典计算与量子计算研究人员汇聚一堂，共同推动这些问题的深入探索。我们预期这一模式将在未来数月乃至数年内，向优化领域之外广泛延伸。

量子优化基准测试库（QOBLIB）是一个开源、社区驱动的集合，涵盖十类极具挑战性的优化问题——称为"难解十项全能"——并配备了研究人员在同等条件下测试和比较量子与经典方法所需的评估指标、基准线和工具。

QOBLIB由量子优化工作组开发，柏林Zuse研究所、柏林工业大学、普渡大学、新加坡国立大学、E.ON数字技术有限公司、Kipu Quantum、于利希研究中心、南加州大学、IBM Quantum等多家学术与产业机构参与贡献。该项目于2025年以arXiv预印本和开源GitHub仓库的形式首次发布，旨在帮助社区追踪优化领域量子优势的进展。所选十类问题的共同特点是：在规模相对较小时便能使最先进的经典求解器陷入困境，同时又处于近期量子硬件可望实现的范围之内。

实践中研究人员使用的大多数优化算法——无论是经典的还是量子的——都是启发式方法：这类方法通常能在各类问题上给出较好的解，但对于任意特定实例，事先无法提供性能保证。这使得严谨的基准测试尤为关键。在优化领域，量子优势无法仅凭理论加以证明，必须通过实验加以验证。

这是一道高门槛。优化领域可信的优势声明，不能仅仅超越某一种经典方法，而必须胜过目前最强的经典方法。经典优化社区经过数十年的研究，已积累了众多强大的方法。没有任何一位研究人员或研究团队能够单独应对这一挑战。

QOBLIB将整个社区凝聚在一组具有挑战性、面向实际的问题类别周围，提供统一的评估标准和透明的基准线。开源量子优势追踪器已经证明了这一模式的价值，在后量子优势时代，这一模式将继续发挥不可或缺的作用。类似QOBLIB的基准测试工作，将帮助研究人员在优化及其他各个领域实现公平比较、追踪真实进展。

随着新论文的发布，团队还专门搭建了一个QOBLIB网站，让用户更便捷地浏览基准测试内容、了解领域进展，并提交自己的研究成果。

该网站围绕十类问题及其实例进行组织，总计超过1,200个实例，其中已有500余个求解至最优。一个复杂度全景可视化图将每个实例按规模和密度进行映射，让用户一目了然地看到最难、最具研究价值的问题所在。

网站还设有实时页面，追踪每个实例的当前最优结果，以及取得该结果的研究者及其所属机构。这使得该库成为记录领域最新进展的公开账本，任何人都可以看到自己的方法与他人的差距，每位贡献者也能获得公开的署名认可。

最重要的是，提交流程十分便捷。一套引导式提交构建工具将带领用户逐步完成提交过程，自动验证结果并生成可直接发起拉取请求的文件，大幅降低了经典与量子研究人员参与的门槛。

QOBLIB首次发布时，核心目标之一便是吸引来自整个研究社区的贡献。如今，这一目标正在实时实现。

随着超过2,000项结果的提交与记录，QOBLIB已演变为一个反映领域最新进展的动态资源，并随着E.ON、于利希研究中心及STFC哈特里中心等量子生态系统头部机构的新一批量子贡献持续扩充。Aqarios、Global Data Quantum、JIJ、Kipu Quantum、ParityQC、Q-CTRL、Qoro和Qunova等IBM Quantum初创计划成员也提交了新成果。

综合来看，这些贡献呈现了该领域的当前面貌，让我们得以了解量子方法的发展势头，以及它们与最优经典求解器之间尚存的差距。由于这一差距本身是动态的——量子与经典方法都在持续进步——对最新进展的持续测量，正是衡量整体进步的基础。

进步并非量子计算所独有。QOBLIB的设计初衷是并行追踪量子与经典两种范式，因此它同样记录着自项目启动以来经典方法的进步。这对于QOBLIB的成功至关重要：量子优势的声明，其可信度取决于其背后经典方法基准线的强度，而这条基准线本身也在持续提升。

市场分割问题便是一个典型案例。自QOBLIB启动以来，仓库中已求解的最大市场分割问题实例从约60个变量增长至110个变量，规模几近翻倍。这提高了量子方法证明优势所需突破的门槛，但也意味着，未来在该问题类别中任何优势声明的可信度都将大大提升。

量子优化优势的探索是一项社区共同参与的事业，每一项贡献都在推动其向前迈进。无论你从事的是经典优化还是量子优化，QOBLIB都欢迎你的成果。最优已知解、量子运行结果，乃至有价值的负面结果，都有助于加深我们对量子方法当前水平的认识。

除成果提交外，QOBLIB同样欢迎关于新问题类别的建议。什么内容应当纳入QOBLIB，这是一个需要整个社区共同参与的讨论。遴选过程必然严格，但团队随时乐于倾听新想法，期待更多人的加入。

量子优化优势的最终目标，是一项能够赢得量子与经典研究社区共同认可的成果。这一里程碑，没有人能够单独实现，但你的每一份贡献，都让它距我们更近一步。

Q&A

Q1：QOBLIB包含哪些类型的优化问题？

A：QOBLIB涵盖十类极具挑战性的优化问题，被称为"难解十项全能"。这些问题的共同特点是，在规模相对较小时就能让最先进的经典求解器陷入困境，同时又处于近期量子硬件可望实现的范围之内。目前库中共有超过1,200个实例，其中已有500余个求解至最优解。

Q2：QOBLIB的成果由哪些机构贡献？

A：QOBLIB由量子优化工作组开发，参与贡献的机构涵盖柏林Zuse研究所、柏林工业大学、普渡大学、新加坡国立大学、E.ON数字技术有限公司、Kipu Quantum、于利希研究中心、南加州大学、IBM Quantum等学术与产业机构。目前已有超过2,000项结果被提交，最新贡献者还包括Aqarios、Q-CTRL、ParityQC等IBM Quantum初创计划成员。

Q3：如何向QOBLIB提交研究成果？

A：QOBLIB网站提供了一套引导式提交构建工具，用户只需按步骤操作，工具会自动验证结果并生成可直接发起拉取请求的文件。提交流程对经典与量子研究人员均适用，最优已知解、量子运行结果乃至有价值的负面结果均可提交。此外，网站还支持提出新问题类别的建议。