量子计算有什么用？

我们这个网站上的大多数人都相信量子计算会起作用。但是，让我们扮演魔鬼的拥护者。想象一下，我们突然遇到了一些基本障碍，阻碍了向通用量子计算机的进一步发展。为了论证，也许我们仅限于50-200量子位的NISQ设备（噪声，中级量子）。（实验）量子计算的研究突然停止，并且没有进一步的进展。

量子计算机的研究已经带来了什么好处？

我的意思是指可实现的量子技术，最明显的候选者是“量子密钥分配”，同时也涉及可用于其他领域的技术成果。与其简单地列出项目，不如对每个项目进行简要描述。

有许多使用类似技术的有趣应用程序。许多致力于量子计算的实验室也发表了有关这些应用的论文。

这里有一些：

全光计算。就个人而言，我认为它比量子计算具有更多的潜力，因为它已经显示出对快速处理神经网络（以及其他涉及矩阵乘法和非线性函数的算法）有用。这些片上系统与基于测量的线性量子计算在同一实验室（和同一个人）中制造。设计能够以比半导体时钟速度更快的速度运行，降低使用光的最小每次操作功率以及提高并行度的系统可能会使我们走得很远，而无需更改算法体系结构。

量子模拟。理查德·费曼（Richard Feynman）最初的“量子计算机”梦想现在被称为“量子模拟模拟器”。大自然的行为就像大自然。很难通过分析或数字方式计算氢原子的行为，但是使用具有类似哈密顿量的系统可以“为您做数学”。光学晶格（有时用于离子的量子计算）可用于这些量子模拟器。使用基本物理学进行分子的计算非常困难，而化学充满了启发式方法来应对这些困难。

量子态重建。量子信息和计算中一个通常未提及的开放问题是如何重构高qbit纠缠态。即使量子计算无法解决问题，这些未解决问题的进展也可能在将来有所帮助（例如，密钥分配协议和信息论）。

量子通信。到目前为止，量子密钥分发可能是唯一从量子信息创建的可行的实际应用程序。它可以安全地传输信息，而不会发生窃听的可能。高保真光子门操作（为量子计算机创建）可以实现高效的量子中继器，从而可以扩展可传播的最大距离。

额外的有趣的东西。就个人而言，我认为最有趣的事情是回答大脑是否是量子计算机。在过去的十年中，许多物理学家一直在视大脑为量子计算机的可能性，消除了大脑破坏相干性的高温，但是最近，著名的（值得称赞的）物理学家对这一概念提出了挑战。一个讨论核自旋如何成为量子信息的媒介，另一个讨论如何进行实验以研究轴突是否充当波导。

执行和检查基本的量子力学实验 在使用IBM和阿里巴巴量子云计算机之前，您需要昂贵的实验室来进行简单的CHSH或GHZ实验。当然，IBM计算机中的量子位不是没有漏洞的，但是许多研究所和大学也无法在其物理预算范围内购买更好的实验设备。因此基本的量子力学实验可以很容易地完成。

量子编程工具和实验 此外，对量子计算机工具（例如编译器和映射算法）进行编程的基础研究现在可以在真实机器上进行测试

这已经导致113篇论文仅针对ibm计算机就具有真实的和经过测试的量子算法，并且一般而言，还有更多论文。 质控论文

对量子计算机理论能力的思考已导致对经典计算机理论的重要见解。

一个例子是证明（经典）复杂度类PP在交集下是闭合的。尽管由于贝格尔，莱因戈德和斯皮尔曼的缘故，已经有了纯粹的经典证明，但存在使用量子计算概念的更简单的证明。

甲更令人印象深刻的例子是经典推荐算法（1，2，3）由EWIN汤和合作者，这是由量子Kerendis-普拉卡什算法启发发现。这些算法是真正的新算法，如果没有量子算法的启发，可能不会被发现。

以渐近胜过经典计算机的方式执行NISQ设备会使扩展的Church-Turing论文（ECT）失效。

关于（未扩展的）“ Church-Turing论文”的大量主题，对哲学分支（例如心智哲学）产生了影响。

该ECT不仅证伪，但也是事实，很可能虚假仅仅凭借着NISQ设备在足够高的尺寸可靠地制备高度纠缠态存在的，我觉得也有一些比较深刻的哲学意义。

很少能在实验室里弄错指导哲学原理的人。