量子算法研究：我们离改变世界还有多远？

很多人一听见量子算法，第一反应就是分分钟破解所有互联网密码，掀翻现有加密体系，分分钟造出超级新药解决所有不治之症。

真的吗？

我跟圈里几个做研究的朋友聊过，大多时候他们都只是笑，笑完说一句，路还长着呢。

别被科幻片骗了，现在量子算法研究还在「幼儿期」

肖尔算法大家都听过吧？理论上能快速分解大质数，直接干翻现在主流的RSA非对称加密。可那是建立在容错量子计算机的基础上啊。

现在全世界最好的量子计算机，能稳定分解的最大整数是多少？一百多而已。离分解2048位的商用RSA密钥，还差至少五六个数量级的硬件堆着呢。

好多媒体吹什么量子霸权，说已经超越经典计算机了。说白了，都是找了一个只有量子能快速算、经典本来就不会拿来算的特定问题，凑出来的业绩。

说实话，真要拉去干日常能用的活，十个量子芯片也打不过一块普通GPU。

这不是泼冷水，是事实。现在我们手里能用的量子设备，全都是「含噪声中等规模量子」，也就是业内说的NISQ，比特数不够，还一堆噪声误差，稍微算复杂点结果就偏到姥姥家了。

最近两年真的有硬突破，不是全靠蹭热点水论文

不过话说回来，不能因为还在幼儿期就说全是忽悠。最近两年量子算法研究真出了几个能落地的苗头，挺让人惊喜的。

第一个就是适配NISQ设备的变分量子算法，这绝对是现在领域里最火的方向。知道为什么吗？它不要求完美的容错量子计算机，把计算拆成两部分：量子处理器负责出量子态的参数，经典计算机负责优化调参，刚好适配我们现在手里的硬件。

去年我看过一篇发在《自然·物理》上的成果，研究团队用127比特的超导芯片，跑变分量子算法算新型催化剂的电子结构，算出来的精度是经典超级计算机都达不到的。你敢信？这已经不是理论了，是真的跑出能用的结果了。

还有第二个方向，量子加速机器学习。之前很多人说这个方向就是蹭AI的热点，现在不一样了。今年上半年，MIT团队出了一个量子降维算法，能把高维聚类的复杂度从指数级降到多项式级，现在已经用在基因序列分析上了，找致病突变的速度比经典算法快了三倍多，准确率还高了八个百分点。

还有量子算法帮着做密码安全，你没听错，不是破解密码，是帮着测试新的后量子密码安不安全。现在NIST已经选定了后量子密码标准，接下来就是用量子算法不断找漏洞，提前堵上，这才是真的务实。

这个领域最大的坑，圈内人很少愿意说透

现在量子算法研究热，热到什么程度？随便开个顶会，凑个量子的题目都更容易中，大把的经费往里砸。但有个问题，绝大多数人都不会摆到台面上说。

那就是缺真正的杀手级应用。

破解RSA是杀手级，但那得等容错量子计算机做出来，业内最乐观的估计也得十几年，甚至几十年。那现在呢？现在大部分能跑的应用，都是「经典能算，量子算得快一点」，真的有「经典完全算不了，只有量子能做」的落地应用吗？一只手数的过来，还都停留在实验室阶段。

还有一个坑，就是算法和硬件严重脱节。做算法的天天吐槽做硬件的比特不够噪声太大，做硬件的反过来骂做算法的为什么不能适配我们现有的设备？两边各玩各的，好多发出来的顶会论文，根本没法在任何现有硬件上跑通，就是纯理论推导，好看是好看，没用。

可你要说这就是没意义吗？也不对。

想想上个世纪四十年代，第一台通用电子计算机ENIAC出来的时候，全世界也就那么一台，只能算算炮弹弹道，一堆科学家说全世界有个几台就够了，谁能想到现在人手一台智能手机，算力都比当年那一堆大家伙强几万倍？

量子算法研究现在不就是那个时候的经典计算吗？我们现在看不到它的未来，不代表它没有未来。好多改变世界的东西，一开始都是看起来没用的玩具。

我上个月跟一个年轻博后吃饭，他说他现在天天泡在实验室调参数，一天出十几个错结果，但是他说，哪怕现在只是往前挪一厘米，也是挪了。万一哪天挪对了地方，就是整个人类的进步。

对啊。哪有那么多一蹴而就的颠覆？不就是一步一步踩坑，一步一步往前走吗。

说不定，我们这代人就能等到量子算法改变世界的那一天。