广义上讲,我的指导性问题是:在由量子力学控制的宇宙中,哪些任务可以有效完成?这个问题对物理学和计算都有影响。对于后者,量子计算机将重塑计算格局,并对整个社会产生下游影响。对于前者,物理学中的许多基本问题都在问我们能在量子世界中做什么,这使得它们在本质上成为算法:大自然能产生奇异的量子现象吗?我们如何见证这一点,是通过实验还是通过模拟?具体来说,我研究量子算法,调查量子计算的应用:我的博士论文是机器学习,最近的研究是多体量子系统。这样的系统——比如大分子、超导材料,以及任何涉及纠缠的东西——是物理学和化学计算研究的核心主题。这两种应用都提出了大胆的愿景,即比我们通常的“经典”计算机实现范式转换的加速,但证明这种加速的存在却出奇地棘手 [ A15 ; L+23 ]。我的目标是找到正式的证据,证明我们真正可以期待未来的量子计算机是什么样子。我得出的一些见解包括:
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