量子计算机有多神奇？(2)
 |
量子计算机将颠覆你未来的生活
量子计算机概念的提出者费曼曾说过：“如果你自以为已经理解了量子物理学，实际上你并未真正理解它。”普通计算机只能按照时间顺序一个个地解决问题，而量子计算机却可以同时并行解决多个问题。这种超快速度可能彻底改变所有行业。
量子计算机最大的优势莫过于大幅缩短提取用户所需信息的时间，因此它被认为可以在几天里解决传统计算机会花费数百万年时间才能处理的数据，未来的应用前景十分令人神往。
提供更为精准的天气预报
现在的天气预报大多是基于探测数据的推测，很难保证准确。但量子计算机可以一次分析所有数据，向我们提供更好的模型，精准地显示恶劣天气会在何时何地出现。我们可以提前预测飓风等极端天气，从而预留足够的时间拯救生命。
开发更高效的药物
开发一种新药是非常复杂的过程。化学家需要进行无数不同分子组合方式实验，以找到可真正有效治愈疾病的药物。这一过程可能需要数年时间，耗费数千万元资金。但化学家将这些组合进行后期实验时，依然会有很多组合失败。而量子计算机可以绘制出数以万亿计的分子组合模式，并迅速确定最有可能生效的组合，这将大大节省研发成本和药物研发时间。与我们当前所用方式相比，量子计算机为人类基因分析排序的速度也更快，这将有助于研发个性化药物和医疗保健方式。
交通拥堵将成为历史
量子计算机可以简化空中和地面交通控制的工作量，因为它们善于迅速计算出最佳路线。如果你计划公路旅行，期间要在10个不同的地方停留，普通计算机可能需要单独计算所有可能路线的长度，然后筛选出最佳路线。而量子计算机可以同时计算所有路线的长度，并以更快的速度筛选出最佳路线。
使用量子计算机对空中交通模式进行复杂分析，意味着可进行更高效的飞行调度，并节省出行所需时间，因为我们可以更好地避免机场飞机起飞和着陆造成的瓶颈。同样的技术也可被应用到高速公路和复杂城市公路网中，以避免拥堵。
可加强军事和国防
卫星不断收集大量照片和视频资料。任何人都不可能搜遍和分析如此多的数据，因此很多数据只是被扔在一边。在某些被丢弃的数据中，我们可能错过关键情报。但量子计算机却能以比普通电脑或人类快得多的速度筛选大量数据，并向我们提供哪些照片或视频应该做进一步分析，哪些可以忽略掉。
此外，量子计算机还可以用来设计新型武器，制定新的作战战略。首先制造出量子计算机的国家可以让它的军用机器人更快地做出决定，更准确地采取行动，对付更多目标，更好地监视整个战场，比敌方机器人“棋高一招”——这将意味着胜利。
安全的加密通信
无论我们自己是否意识到，我们实际上一直都在使用加密技术。当我们查看电子邮件或使用信用卡网上购物时，我们都非常依赖加密技术。通过使用与量子计算机类似的怪异量子力学特性，加密技术将变得更加安全。这种超级安全通信被称为“量子密钥分配”，它允许某人发送信息给其他人，而只有使用量子密钥解密后才能阅读信息。如果第三方拦截到密钥，鉴于量子力学的怪异魔力，信息会变得毫无用处，也没人能够再读取它。当前，信息科技日益走向智能化，量子不仅可以用于量子计算，更安全的量子通信也应运而生。随着“墨子”号发射升空，我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信。按照规划，未来还将发射多颗量子卫星。到2030年左右，建成一个全球化的广域量子通信网络。量子通信可以从原理上确保身份认证、传输加密以及数字签名等的安全性，从根本上解决信息安全问题。目前，量子保密通信已逐步进入产业化阶段，成为未来保障信息安全的“护卫舰”。
加速太空探索
利用开普勒太空望远镜，天文学家已经在太阳系外发现近2000颗系外行星。开普勒的任务还包括盯紧这些行星，等待它们从宿主恒星前面通过。届时，天文学家可分析和预测这些行星上的大气状况，以及它们是否适合生命生存。量子计算机可应付太空望远镜获得的更多数据，并发现更多系外行星，帮助迅速确认哪些行星最有可能适合生命生存。量子计算机甚至能够发现开普勒望远镜错过的系外行星。
人工智能
量子计算机可以为人工智能的进化学习带来一个飞跃和提升，它可以让机器学习变得更为高效。比如它可以让沃森一样的人工智能形态提前具备多项的逻辑分析能力，再比如它可以通过自我纠错功能自主纠正程序中出现的乱码以及出现在机器人身上的恶意程序代码等。量子计算机功能的持续改善还可能促使半自动车辆和其他先进人工智能诞生。
量子计算机普及仍面临诸多难题
既然量子计算机已经研制成功，那它离普及还有多远呢？量子计算机的运行要符合三个条件：真空环境、绝对低温和磁场保护。
量子力学是研究微观尺度的科学，要想控制计算机的量子位，其实就是需要操纵单个原子，因此条件非常苛刻。原子在常温下的速度高达数百米每秒，只有让原子保持在极低的温度状态，才能受控制。所以中国研制的这台量子计算机处理器温度一直稳定在-273℃，只比绝对零度高0.15℃而已。
除了对环境要求严格，量子计算机在实际落地推广方面也会遇到一些障碍。由于量子计算机的计算方法完全不同，因此编程的方式也完全不同并且更加复杂。这意味着，对于程序员来说，要掌握一套比现有算法更为复杂的编程方式。
当然，计算机还有许多需要克服的技术问题，比如量子的不稳定性决定信息状态不稳定，这将影响到计算的准确性。
链接4：
量子应用大事记：
1982年，诺贝尔奖获得者理查德·费曼提出“量子计算机”的概念。
1994年，贝尔实验室的专家彼得·秀尔证明量子计算机能够完成对数运算，且速度远胜传统计算机。
1997年，科学家首次用一对纠缠光子实现了量子信息传输。
2005年，世界第一台量子计算机原型机在美国诞生，基本符合了量子力学的全部本质特性。
2007年2月，加拿大D-Wave系统公司宣布研制成功16位量子比特的超导量子计算机。
2007年，维也纳大学的安东·齐林格和他的同事们用一对纠缠光子在加那利群岛的两个岛之间传输了一份量子信息，传送距离超过了143千米。
2010年1月，美国哈佛大学和澳大利亚昆士兰大学的科学家利用量子计算机准确算出了氢分子所含的能量。
2010年3月，德国于利希研究中心發表公报：该中心的超级计算机JUGENE成功模拟了42位的量子计算机。
2010年，中国科大—清华大学联合小组成功实现了当时世界上最远距离的量子态隐形传输，传输距离达16千米。
2012年3月，IBM做到了在减少基本运算误差的同时，保持量子比特的量子机械特性完整性。
2016年8月，我国自主研制的世界首颗量子科学实验卫星“墨子”号成功升空。
【责任编辑】蒲 晖 (龙学锋)