量子计算机将如何改变世界：计算机的未来 P7
量子计算机将如何改变世界：计算机的未来 P7
通用计算机行业有很多炒作，炒作集中在一种有可能改变一切的特定技术：量子计算机。 作为我们公司的同名公司，我们承认我们对这项技术的看好存在偏见，在我们的计算机未来系列的最后一章中，我们希望与您分享为什么会这样。
在基本层面上，量子计算机提供了以完全不同的方式操纵信息的机会。 事实上，一旦这项技术成熟，这些计算机不仅会比目前存在的任何计算机更快地解决数学问题，而且预测未来几十年内将存在的任何计算机（假设摩尔定律成立）。 实际上，类似于我们围绕 上一章中的超级计算机，未来的量子计算机将使人类能够解决更大的问题，从而帮助我们更深入地了解我们周围的世界。
什么是量子计算机？
抛开炒作不谈，量子计算机与标准计算机有何不同？ 它们是如何工作的？
对于视觉学习者，我们建议观看 Kurzgesagt YouTube 团队关于此主题的有趣短视频：
同时，对于我们的读者，我们将尽最大努力解释量子计算机，而不需要物理学学位。
首先，我们需要记住信息计算机处理的基本单位是位。 这些位可以具有以下两个值之一：1 或 0、开或关、是或否。 如果将足够多的这些位组合在一起，则可以表示任何大小的数字，并对它们进行各种计算，一个接一个。 计算机芯片越大或越强大，您可以创建和应用计算的数字就越大，并且您可以更快地从一种计算转移到另一种计算。
量子计算机在两个重要方面有所不同。
首先，是“叠加”的优势。 传统计算机使用比特运行，而量子计算机使用量子比特运行。 量子比特的叠加效应是，量子比特可以作为两者的混合物存在，而不是被限制为两个可能值（1 或 0）之一。 此功能允许量子计算机比传统计算机更有效（更快）地运行。
二是“纠缠”的优势。 这种现象是一种独特的量子物理行为，它绑定了许多不同粒子的命运，因此发生在一个粒子身上的事情会影响其他粒子。 当应用于量子计算机时，这意味着它们可以同时操纵所有的量子比特——换句话说，量子计算机可以同时进行所有计算，而不是一个接一个地进行一组计算。
建造第一台量子计算机的竞赛
这个标题有点用词不当。 微软、IBM 和谷歌等领先公司已经创建了第一台实验性量子计算机，但这些早期原型每个芯片的量子比特不到两打。 虽然这些早期的努力是伟大的第一步，但科技公司和政府研究部门将需要建造一台至少具有 49 到 50 个量子比特的量子计算机，以实现其理论上的现实世界潜力。
为此，有许多方法正在试验以实现这个 50 量子比特的里程碑，但有两种方法最重要。
在一个阵营中，谷歌和 IBM 的目标是通过将量子位表示为流过超导线的电流来开发量子计算机，这些超导线被冷却到 –273.15 摄氏度或绝对零。 电流的存在或不存在代表 1 或 0。这种方法的好处是这些超导线或电路可以由硅制成，这是半导体公司拥有数十年工作经验的材料。
第二种方法由微软领导，涉及将离子固定在真空室中并由激光操纵。 振荡电荷充当量子比特，然后用于处理量子计算机的操作。
我们将如何使用量子计算机
好的，抛开理论不谈，让我们关注这些量子计算机将在世界上的实际应用，以及公司和人们如何与之互动。
逻辑和优化问题。 量子计算机最直接和最有利可图的用途将是优化。 对于像优步这样的拼车应用来说，接送尽可能多的客户的最快路线是什么？ 对于像亚马逊这样的电商巨头来说，在节日礼品抢购潮中，交付数十亿包裹最划算的方式是什么？
这些简单的问题涉及一次处理数百到数千个变量的数字，这是现代超级计算机无法处理的壮举； 因此，他们只计算这些变量的一小部分，以帮助这些公司以一种不太理想的方式管理他们的物流需求。 但是使用量子计算机，它可以毫不费力地切入大量变量。
天气和气候 造型。 与上面的观点类似，天气频道有时会出错的原因是因为他们的超级计算机有太多的环境变量需要处理（有时天气数据收集不佳）。 但是有了量子计算机，气象科学家不仅可以完美地预测近期的天气模式，还可以创建更准确的长期气候评估来预测气候变化的影响。
个性化医疗. 解码您的 DNA 和您独特的微生物组对于未来的医生开出完全适合您身体的药物至关重要。 虽然传统的超级计算机在经济高效地解码 DNA 方面取得了长足的进步，但微生物组远远超出了他们的能力范围——但对于未来的量子计算机来说并非如此。
量子计算机还将使大型制药公司能够更好地预测不同分子如何与其药物发生反应，从而显着加快药物开发并降低价格。
太空探索. 今天（和明天）的太空望远镜每天收集大量的占星图像数据，跟踪数万亿个星系、恒星、行星和小行星的运动。 可悲的是，对于今天的超级计算机来说，这些数据太多了，无法定期筛选以做出有意义的发现。 但有了成熟的量子计算机与机器学习相结合，所有这些数据最终都可以得到有效处理，为到 2030 年代初每天发现成百上千颗新行星打开了大门。
基础科学. 与上述几点类似，这些量子计算机所提供的原始计算能力将使科学家和工程师能够设计新的化学品和材料，以及功能更好的引擎，当然还有更酷的圣诞玩具。
机器识别. 使用传统计算机，机器学习算法需要大量经过整理和标记的示例（大数据）来学习新技能。 借助量子计算，机器学习软件可以开始像人类一样学习，从而他们可以使用更少的数据、更混乱的数据来学习新技能，而且通常只需要很少的指令。
此应用程序也是人工智能 (AI) 领域研究人员兴奋的话题，因为这种改进的自然学习能力可以将人工智能研究的进展加速数十年。 更多关于这方面的内容，请参阅我们的人工智能未来系列。
加密. 可悲的是，这是让大多数研究人员和情报机构感到紧张的应用程序。 当前所有的加密服务都依赖于创建现代超级计算机需要数千年才能破解的密码； 理论上，量子计算机可以在一小时内破解这些加密密钥。
银行、通信、国家安全服务、互联网本身都依赖于可靠的加密来运行。 （哦，别忘了比特币，因为它的核心依赖于加密。）如果这些量子计算机像宣传的那样工作，所有这些行业都将面临风险，最坏的情况是危及整个世界经济，直到我们建立量子加密来保持步伐。
实时语言翻译. 为了以更轻松的方式结束本章和本系列，量子计算机还将通过 Skype 聊天或通过使用音频可穿戴设备或植入您的耳朵，实现任意两种语言之间近乎完美的实时语言翻译.
20 年后，语言将不再是商业和日常互动的障碍。 例如，一个只会说英语的人可以更自信地与国外的合作伙伴建立业务关系，否则英国品牌将无法渗透，而在访问上述国家时，这个人甚至可能会爱上某个人只是碰巧会说粤语。
计算机系列的未来
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预测参考
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