量子计算如今处于特殊阶段,虽经大量投资与研究,实用量子计算机渐近实现,但人们仍在问:它到底能做什么?这对理论家而言,既是挑战也是机遇。
技术动能待应用支撑:几十年后若仍未拥有实用量子计算机,不太可能是工程障碍。量子纠错理论坚实,多个平台接近或低于纠错阈值,有望进入“兆量子位时代”。不过,量子计算缺乏足够应用动力,难以支撑巨大投资,与核聚变形成对比。目前产业投资加速,推动算法能力发展迫在眉睫。
理论家影响力巨大 :理论研究具前瞻性,如Geoffrey Hinton为人工智能革命奠基。当下量子计算领域,理论家影响巨大,PeterShor的推导激励众多人投身其中,期待新的理论突破。
量子算法挑战与标准:传统认为理想量子算法应具备可证明的正确性、经典难解性、实用性。但实际探索中,绝对坚持标准可能适得其反。对于经典难解性,可采用“软证明”,以超二次加速为务实标准。应寻找更多基础计算任务,输出结果需可验证或重复,且要定义好输入分布。
算法分类与应用示例:量子算法可按输出类型分类,如搜索问题、计算数值、量子性证明、采样任务。哈密顿量模拟是知名应用,虽有解决科学问题的例子,但需更多证据。计算机科学界的“预言机分离”工作需实例化。此外,还有求解方程组、机器学习、优化问题等算法门类,需探索新输入集合。采样任务本身无实际意义,若能提取有意义信号可转变为数值计算任务。量子性证明类应用有潜在密码学用途。
鼓励探索不必害怕:QIP会议上提出新量子算法的研究较少,实际近年该领域已有不少进展。应采用“使命驱动”心态,在未充分研究问题中寻找量子优势,微小进步也很宝贵。
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