本源量子教育第二课!为什么发展量子计算?:
更新于:2019/04/10 09:32 最新回复:2天前 复制链接
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《开学啦!量子计算到底是什么?》

接下来我们将为您继续介绍

量子计算的基本概念和问题误区

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量子计算的发展已经被高度重视。在新的技术体系下,下文将向大家介绍一些量子计算的基本概念,并解答一些量子计算常见的问题误区。

首先我们来理解一下量子计算的基本概念,对于经典计算也就是目前我们日常使用的各类电脑手机,大家可能都知道它们是使用2进制的数字电子方式进行运算的,而2进制总是处于0或1的确定状态。

那么量子计算呢?

它与现有计算模式完全不同,它借助于量子力学诸如叠加特性,能够实现计算状态的叠加。它不仅包含0和1,还有0和1同时存在的叠加态(Superposition),而通过这个特性可使得量子计算机具备并行计算的能力,加上量子纠缠(Entanglement)等特性。

理论上量子计算机相较于当前使用最强算法的经典计算机能够更快地解决某些问题。

量子计算是如此的强大和不可思议,如果我们成功研制出可用的量子计算机,我们可以做一些什么呢?

其实量子计算的研究价值一直是在具体应用中体现的。

在当前的大数据和人工智能时代,量子计算首先能解决的就是海量的数据检索(Data Processing)问题,比如当前令人束手无策复杂的物流优化(Logistics Optimization)问题,运用量子算法强大的算力,可以实现可观的成本节省,显著减少碳排放等。

其次在人工智能(Artificial Intelligence)方面,量子计算能有效提高机器学习的深度和速度,突破人工智能发展的瓶颈。

另外,在量子模拟(Quantum Simulation)方面,特别是生化制药中,量子模拟有望利用相应的量子算法在更长的时间范围内准确地进行分子模拟,从而实现目前技术水平无法做到的精确建模,这有助于加速发现能够挽救生命的新型药物,并显著地缩短药物开发周期。


在2000年以后对于量子计算的研究,一直受到世界各国的极度重视,因为它对于一个国家未来发展的影响是非常巨大的。那么量子计算对一个国家到底有哪些方面的影响呢?

首先就是国家影响力(National Influence);因为量子计算是一种颠覆性的技术,它关系到一个国家未来发展的基础计算能力 。

第二,经济影响力(Economic Influence);量子计算的发展正在形成庞大的技术产业链,它带动了包括材料,信息,技术,能源等一大批产业的飞跃式发展,强大的并行计算和模拟能力,能为密码分析、气象预报、石油勘探、药物设计等所需的大规模计算难题提供解决方案,从而为提高国家整体经济竞争力创造条件。

第三,科技影响力(Scientific Influence);学术界认为,在量子计算机达到大规模应用的比特数之前,将首先用于对量子体系的模拟,同时量子计算对于生物制药、机器学习、人工智能领域将产生深远的影响,并对提高国家科技影响力起到积极作用。

第四,军事国防影响力(Military Influence);在计算技术的发展历程中军事国防应用价值是其重要推动力之一。在特定问题上,量子计算机其强大的运算、搜索、处理能力,能为未来的武器研发提供计算、模拟平台,并缩短研发周期,提高武器研发效率,从而提高国家综合军力。

最后,就是国家信息安全(National Information Security);理论研究表明,目前使用的RSA公开密钥体系可能受到量子计算机的威胁,量子计算对于信息安全的威胁具有前溯性。如果现在的通讯网络遭到窃听并被存储下来,潜在的对手可利用量子计算能力,对这些通讯的加密信息进行破解,从而在多年以后将威胁范围追溯到当前,这对国家安全体系的重大意义不言而喻。


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