量子计算正处于快速发展期,但仍面临“它到底有什么用”的核心问题。尽管技术已接近实用化,但实用量子计算机的真正应用尚未明确。本文呼吁理论家探索更务实的方法,推动算法创新。
当前,量子纠错理论坚实,多个实验平台接近纠错阈值。若在未来几十年投入巨资,实用量子计算机有望实现。然而,量子计算缺乏足够应用动力,这与其面临的挑战类似核聚变,但后者一旦成功,应用价值显而易见,而量子计算更像是寻找钉子的工具。
量子计算的理论研究至关重要。过去,Shor算法的提出激励了大量研究,而今日的量子硬件仍需理论支持。理想的量子算法应具备可证明的正确性、经典难解性和实用性。但过于严格的经典难解性要求可能阻碍新算法发现。因此,应接受“软证明”,追求平均情况下的超二次加速。
现有量子算法主要分为搜索问题、数值计算、量子性证明和采样任务。哈密顿量模拟是量子计算的重要应用之一,但需进一步探索更多经典难解的可观测量。此外,线性方程组求解、机器学习和优化问题的量子算法也值得关注。
虽然量子计算在传感、通信等领域有潜力,但当前焦点仍在计算优势上。在QIP会议上,提出新算法的研究较少,但这不应成为放弃探索的理由。采用务实策略,从小处着手,也能推动量子计算向前发展。
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