量子計算機將如何改變世界：計算機的未來 P7
量子計算機將如何改變世界：計算機的未來 P7
通用計算機行業有很多炒作，炒作集中在一種有可能改變一切的特定技術：量子計算機。 作為我們公司的同名公司，我們承認我們對這項技術的看好存在偏見，在我們的計算機未來系列的最後一章中，我們希望與您分享為什麼會這樣。
在基本層面上，量子計算機提供了以完全不同的方式操縱信息的機會。 事實上，一旦這項技術成熟，這些計算機不僅會比目前存在的任何計算機更快地解決數學問題，而且預測未來幾十年內將存在的任何計算機（假設摩爾定律成立）。 實際上，類似於我們圍繞 上一章中的超級計算機，未來的量子計算機將使人類能夠解決更大的問題，從而幫助我們更深入地了解我們周圍的世界。
什麼是量子計算機？
拋開炒作不談，量子計算機與標準計算機有何不同？ 它們是如何工作的？
對於視覺學習者，我們建議觀看 Kurzgesagt YouTube 團隊關於此主題的有趣短視頻：
同時，對於我們的讀者，我們將盡最大努力解釋量子計算機，而不需要物理學學位。
首先，我們需要記住信息計算機處理的基本單位是位。 這些位可以具有以下兩個值之一：1 或 0、開或關、是或否。 如果將足夠多的這些位組合在一起，則可以表示任何大小的數字，並對它們進行各種計算，一個接一個。 計算機芯片越大或越強大，您可以創建和應用計算的數字就越大，並且您可以更快地從一種計算轉移到另一種計算。
量子計算機在兩個重要方面有所不同。
首先，是“疊加”的優勢。 傳統計算機使用比特運行，而量子計算機使用量子比特運行。 量子比特的疊加效應是，量子比特可以作為兩者的混合物存在，而不是被限制為兩個可能值（1 或 0）之一。 此功能允許量子計算機比傳統計算機更有效（更快）地運行。
二是“糾纏”的優勢。 這種現像是一種獨特的量子物理行為，它綁定了許多不同粒子的命運，因此發生在一個粒子身上的事情會影響其他粒子。 當應用於量子計算機時，這意味著它們可以同時操縱所有的量子比特——換句話說，量子計算機可以同時進行所有計算，而不是一個接一個地進行一組計算。
建造第一台量子計算機的競賽
這個標題有點用詞不當。 微軟、IBM 和谷歌等領先公司已經創建了第一台實驗性量子計算機，但這些早期原型每個芯片的量子比特不到兩打。 雖然這些早期的努力是偉大的第一步，但科技公司和政府研究部門將需要建造一台至少具有 49 到 50 個量子比特的量子計算機，以實現其理論上的現實世界潛力。
為此，有許多方法正在試驗以實現這個 50 量子比特的里程碑，但有兩種方法最重要。
在一個陣營中，谷歌和 IBM 的目標是通過將量子位表示為流過超導線的電流來開發量子計算機，這些超導線被冷卻到 –273.15 攝氏度或絕對零。 電流的存在或不存在代表 1 或 0。這種方法的好處是這些超導線或電路可以由矽製成，這是半導體公司擁有數十年工作經驗的材料。
第二種方法由微軟領導，涉及將離子固定在真空室中並由激光操縱。 振盪電荷充當量子比特，然後用於處理量子計算機的操作。
我們將如何使用量子計算機
好的，拋開理論不談，讓我們關注這些量子計算機將在世界上的實際應用，以及公司和人們如何與之互動。
邏輯和優化問題。 量子計算機最直接和最有利可圖的用途將是優化。 對於像優步這樣的拼車應用來說，接送盡可能多的客戶的最快路線是什麼？ 對於像亞馬遜這樣的電商巨頭來說，在節日禮品搶購潮中，交付數十億包裹最划算的方式是什麼？
這些簡單的問題涉及一次處理數百到數千個變量的數字，這是現代超級計算機無法處理的壯舉； 因此，他們只計算這些變量的一小部分，以幫助這些公司以一種不太理想的方式管理他們的物流需求。 但是使用量子計算機，它可以毫不費力地切入大量變量。
天氣和氣候 造型。 與上面的觀點類似，天氣頻道有時會出錯的原因是因為他們的超級計算機有太多的環境變量需要處理（有時天氣數據收集不佳）。 但是有了量子計算機，氣象科學家不僅可以完美地預測近期的天氣模式，還可以創建更準確的長期氣候評估來預測氣候變化的影響。
個性化醫學. 解碼您的 DNA 和您獨特的微生物組對於未來的醫生開出完全適合您身體的藥物至關重要。 雖然傳統的超級計算機在經濟高效地解碼 DNA 方面取得了長足的進步，但微生物組遠遠超出了他們的能力範圍——但對於未來的量子計算機來說並非如此。
量子計算機還將使大型製藥公司能夠更好地預測不同分子如何與其藥物發生反應，從而顯著加快藥物開發並降低價格。
太空探索. 今天（和明天）的太空望遠鏡每天收集大量的占星圖像數據，跟踪數万億個星系、恆星、行星和小行星的運動。 可悲的是，對於今天的超級計算機來說，這些數據太多了，無法定期篩選以做出有意義的發現。 但有了成熟的量子計算機與機器學習相結合，所有這些數據最終都可以得到有效處理，為到 2030 年代初每天發現成百上千顆新行星打開了大門。
基礎科學. 與上述幾點類似，這些量子計算機所提供的原始計算能力將使科學家和工程師能夠設計新的化學品和材料，以及功能更好的引擎，當然還有更酷的聖誕玩具。
機器學習. 使用傳統計算機，機器學習算法需要大量經過整理和標記的示例（大數據）來學習新技能。 借助量子計算，機器學習軟件可以開始像人類一樣學習，從而他們可以使用更少的數據、更混亂的數據來學習新技能，而且通常只需要很少的指令。
此應用程序也是人工智能 (AI) 領域研究人員興奮的話題，因為這種改進的自然學習能力可以將人工智能研究的進展加速數十年。 更多關於這方面的內容，請參閱我們的人工智能未來系列。
加密. 可悲的是，這是讓大多數研究人員和情報機構感到緊張的應用程序。 當前所有的加密服務都依賴於創建現代超級計算機需要數千年才能破解的密碼； 理論上，量子計算機可以在一小時內破解這些加密密鑰。
銀行、通信、國家安全服務、互聯網本身都依賴於可靠的加密來運行。 （哦，別忘了比特幣，因為它的核心依賴於加密。）如果這些量子計算機像宣傳的那樣工作，所有這些行業都將面臨風險，最壞的情況是危及整個世界經濟，直到我們建立量子加密來保持步伐。
實時語言翻譯. 為了以更輕鬆的方式結束本章和本系列，量子計算機還將通過 Skype 聊天或通過使用音頻可穿戴設備或植入您的耳朵，實現任意兩種語言之間近乎完美的實時語言翻譯.
20 年後，語言將不再是商業和日常互動的障礙。 例如，一個只會說英語的人可以更自信地與國外的合作夥伴建立業務關係，否則英國品牌將無法滲透，而在訪問上述國家時，這個人甚至可能會愛上某個人只是碰巧會說粵語。
計算機系列的未來
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預測參考
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此預測引用了以下 Quantumrun 鏈接：
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