世界量子日系列访谈|QST期刊编委Nana Liu副教授

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1. 您目前的研究重点是什么？

在过去的两年里，我新的研究重点之一是在量子设备上模拟常微分方程和偏微分方程的新方法。这些微分方程构成了几乎所有物理定律以及化学、生物和经济学许多应用的基石。作为量子力学基础的薛定谔方程就是这样一个偏微分方程，量子模拟最初就是为了处理它，特别是处理大维度问题而提出的。问题是，量子模拟对其他微分方程也有帮助吗？

我们发现答案是肯定的，而要实现这一点，我们需要一种形式主义，将任何微分方程映射到薛定谔方程上。我们发现，只需增加一个额外的空间维度就能实现这一点，我们称这种方法为薛定谔化。它既适用于近期设备，也适用于大规模容错量子设备。

薛定谔化是我们一般理念中的一个例子，即寻找新的数学映射，通过小幅度增加维度来简化我们的问题，然后我们就可以把这些映射放到量子设备中，这样就能比经典设备更好地处理更大的维度。除了薛定谔化，我们还有方法将不确定问题转化为确定性问题，将非线性问题转化为线性问题，将与时间相关的问题转化为与时间无关的问题，所有这些都是通过在原始问题上增加少量维度来实现的。

2. 您认为到目前为止，量子科学领域最大的进步是什么？

哇，这个问题很难回答！我认为这是一个非常私人的问题，取决于你关心什么。对我来说，我们（对任何事物）的所有理解都与信息的排列有关。然而，信息存在于物理物质中，不能与物理定律截然分开。兰道尔曾说过：“信息是物理的”。这就是量子信息和计算深深吸引我的地方，也是我进入这个领域的原因。当然，最近还有很多令人兴奋的发展，但我还是要谈谈那些 “老黄历”：带有量子远传功能的量子加密协议，以及相位估计和格罗弗等量子子程序。

3. 在您看来，量子科学与技术领域的下一个重大突破可能是什么？

突破的奇妙之处就在于，它们通常非常出人意料、难以预料！特别是在理论发展方面，这一点很难说，因为真正的突破往往来自于以不同的方式、不同的基本假设来提出问题，所以我们甚至可能还不知道这些问题。对于技术进步而言，问题可能是存在的，但工程上的困难可能是巨大的。当然，我们大多数人都希望看到的技术突破是令人信服的大规模容错量子计算途径，而这在未来并不遥远。我们还希望能有新颖的量子算法，用于解决具有实质性量子优势的社会利益问题，而不仅仅是相位估计或振幅放大的某种变化。啰嗦了这么多，我也不知道会发生什么，但我喜欢保持开放的心态，无论突破以何种形式出现，我都会感到惊喜。

4. 您认为QST期刊在支持该领域研究方面起到了什么作用？

我认为QST期刊在当前的量子信息和计算领域扮演着重要角色，因为该领域正在从理论为主向真正希望量子技术成为现实的方向发展。当然，在这一早期阶段，理论和技术必须携手并进，并努力相互产生积极影响，从而使有用的量子技术成为现实。在达到这个阶段之前，我们还需要大量的理论发展，例如新协议、新工具、新见解等，而QST期刊 正是开展此类工作的绝佳平台。能满足这种平衡需求的期刊并不多。

5.您对量子研究领域还有什么其他见解或者建议？

量子研究的发展日新月异，但在某些方面，它仍然根植于一些古老的传统，而这些传统可能并不适合不断变化的环境。例如，在我们将量子计算视为一项潜在技术之前，理论计算机科学视角在量子计算中理所当然地占据着主导地位，而一旦我们进入了寻求具有重要技术意义的算法的领域，科学计算的思维方式反而应该占据主导地位。否则，这将阻碍进步。然而，这一转变过程进展较为缓慢，因为人们从小就被灌输了这种思维方式。加快进程的方法之一是促进跨学科视角的发展，但这并不容易，因为量子信息与计算界实际上相对较小。鉴于肖尔算法已经提出 30 年了，还没有一种算法能真正与肖尔算法相媲美（可以争论，但我认为不会太多），现在是时候重新思考我们的方法，并欢迎来自不同领域的不同意见，这样我们才能取得有趣的进展。

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• 2022年影响因子：6.7  Citescore：11.6
• Quantum Science and Technology（QST）是一本多学科、高影响力的期刊，致力于出版涵盖所有量子技术科学和应用的高质量和重要的研究。QST涵盖应用数学、凝聚态物质、量子光学、原子物理和材料科学的各个领域，并涉及到化学、生物学、工程学、计算机科学和机器学习。除了定期的原创研究外，QST还出版专题综述和征集热点问题文章的特刊，从而对该领域最新和最有趣的研究进行概述。