量子技術(shù)的重要性、優(yōu)勢(shì)、安全風(fēng)險(xiǎn)以及顛覆性力量

極客網(wǎng)·企業(yè)級(jí)IT 9月6日 量子技術(shù)日漸熱門，它的重要性、優(yōu)勢(shì)、安全風(fēng)險(xiǎn)以及顛覆性潛力你了解嗎？ 

“量子”這一術(shù)語是一個(gè)總稱，指的是利用量子力學(xué)在計(jì)算、通信、傳感、制藥、化學(xué)和材料研究等既定領(lǐng)域開發(fā)全新能力的新興技術(shù)和應(yīng)用。 

從字面意義上說，“量子”一詞是指使用量子力學(xué)描述的物理系統(tǒng)中的最小單位或?qū)嶓w。而物理學(xué)家之所以對(duì)量子世界有著單獨(dú)的力學(xué)公式，是因?yàn)樵诜浅７浅Ｐ〉牧Ｗ拥某叨壬?，?jīng)典物理學(xué)的規(guī)則不一定適用。

物理學(xué)家觀察到了很多無法用經(jīng)典物理學(xué)解釋的奇怪行為，包括量子干涉和糾纏等，它們?cè)试S相距甚遠(yuǎn)的粒子相互連接。 

量子的承諾是什么？為什么它如此重要？ 

量子的承諾是通過利用物質(zhì)的這些量子力學(xué)特性來超越經(jīng)典物理學(xué)的界限。根據(jù)具體情況，可以提供全新的信息處理方式，這些方式有可能更快、更節(jié)省資源。

例如，量子計(jì)算將使人們能夠計(jì)算以前從未計(jì)算過的東西，例如蛋白質(zhì)的形成或預(yù)測(cè)金融系統(tǒng)的復(fù)雜行為。 

量子的顛覆性潛力在哪里？ 

量子在很多領(lǐng)域都可能具有顛覆性。例如： 

?優(yōu)化：量子計(jì)算機(jī)可能能夠更快地解決硬優(yōu)化問題，甚至能夠解決當(dāng)今完全無法解決的問題（就所需的傳統(tǒng)計(jì)算資源而言）。 

?制藥/化學(xué)研究和建模：量子模擬可以幫助人們了解分子和蛋白質(zhì)是如何形成的，并在化學(xué)和生物學(xué)、藥物發(fā)現(xiàn)和醫(yī)療保健方面取得突破。 

?網(wǎng)絡(luò)安全：強(qiáng)大的量子計(jì)算機(jī)可能會(huì)破壞現(xiàn)有的依賴大數(shù)分解的加密協(xié)議，例如基于RSA的加密協(xié)議。目前，沒有經(jīng)典的計(jì)算機(jī)或算法可以在合理的時(shí)間內(nèi)完成此操作，因此人們有機(jī)會(huì)開發(fā)全新類型的加密來確保信息安全。 

量子計(jì)算有什么好處？與這項(xiàng)技術(shù)相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)有哪些？

量子計(jì)算保證了處理能力的效率。更快地處理信息的能力為推動(dòng)基礎(chǔ)研究、優(yōu)化、信息技術(shù)和制藥等領(lǐng)域的發(fā)展提供了可能，這些領(lǐng)域的發(fā)展超出了人們?cè)谑褂脗鹘y(tǒng)計(jì)算機(jī)時(shí)的想象。

量子計(jì)算存在預(yù)期的安全風(fēng)險(xiǎn)。在理論上，大型量子計(jì)算機(jī)可以破解NSA加密。目前一個(gè)巨大的突出挑戰(zhàn)是創(chuàng)建對(duì)經(jīng)典計(jì)算機(jī)和量子計(jì)算機(jī)都安全的安全協(xié)議。 

而在意料之外的風(fēng)險(xiǎn)是，對(duì)于功能更強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)，有許多尚未想象的應(yīng)用程序。量子計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)在于處理可能對(duì)個(gè)人隱私產(chǎn)生影響的大數(shù)據(jù)。 

例如，美國(guó)大約1%的能源消耗用于生產(chǎn)化肥，而這一過程效率低下，而采用量子力學(xué)可以模擬復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。量子計(jì)算機(jī)可用于模擬生物/化學(xué)過程，例如固氮酶中的固氮過程，從而提高生產(chǎn)效率，并帶來更環(huán)保的方法。 

需要哪些技術(shù)進(jìn)步才能將量子計(jì)算從小眾帶入主流？ 

目前，人們從根本上受到量子系統(tǒng)隨時(shí)間推移的穩(wěn)定性以及準(zhǔn)確控制它們能力的限制。量子系統(tǒng)對(duì)其環(huán)境的獨(dú)特敏感性使它們?cè)谟?jì)算方面如此強(qiáng)大，但這也使它們很難以很高的精度控制。正因?yàn)槿绱?，目前的量子?jì)算機(jī)非常?。ㄖ挥袔资畟€(gè)量子比特或量子比特——傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)有數(shù)億比特），可以用這些較小的量子系統(tǒng)執(zhí)行的計(jì)算通常是不準(zhǔn)確的。 

要將量子計(jì)算從其小眾應(yīng)用帶入主流，需要學(xué)習(xí)如何更好地將量子系統(tǒng)與其環(huán)境隔離，同時(shí)如何以更高的精度控制它們。需要減少在量子計(jì)算中觀察到的錯(cuò)誤，然后將量子系統(tǒng)擴(kuò)展到數(shù)億個(gè)量子比特。 

如何才能克服這些挑戰(zhàn)？ 

人們需要通過量子計(jì)算硬件和軟件的創(chuàng)新來克服量子計(jì)算中的誤差問題。需要更多的研究來了解量子系統(tǒng)中發(fā)生的錯(cuò)誤過程以及如何構(gòu)建對(duì)這些錯(cuò)誤更具彈性的硬件。與此同時(shí)，隨著如今達(dá)到芯片制造能力的物理極限，需要改進(jìn)軟件以及如何實(shí)現(xiàn)某些算法。

生成海報(bào)

免責(zé)聲明：本網(wǎng)站內(nèi)容主要來自原創(chuàng)、合作伙伴供稿和第三方自媒體作者投稿，凡在本網(wǎng)站出現(xiàn)的信息，均僅供參考。本網(wǎng)站將盡力確保所提供信息的準(zhǔn)確性及可靠性，但不保證有關(guān)資料的準(zhǔn)確性及可靠性，讀者在使用前請(qǐng)進(jìn)一步核實(shí)，并對(duì)任何自主決定的行為負(fù)責(zé)。本網(wǎng)站對(duì)有關(guān)資料所引致的錯(cuò)誤、不確或遺漏，概不負(fù)任何法律責(zé)任。任何單位或個(gè)人認(rèn)為本網(wǎng)站中的網(wǎng)頁或鏈接內(nèi)容可能涉嫌侵犯其知識(shí)產(chǎn)權(quán)或存在不實(shí)內(nèi)容時(shí)，應(yīng)及時(shí)向本網(wǎng)站提出書面權(quán)利通知或不實(shí)情況說明，并提供身份證明、權(quán)屬證明及詳細(xì)侵權(quán)或不實(shí)情況證明。本網(wǎng)站在收到上述法律文件后，將會(huì)依法盡快聯(lián)系相關(guān)文章源頭核實(shí)，溝通刪除相關(guān)內(nèi)容或斷開相關(guān)鏈接。