量子計算機(jī)改變世界的7大方式

本文作者：蘇疆之嵐

2015-04-23 17:54

導(dǎo)語：物理學(xué)家費(fèi)曼有這么一句名言：當(dāng)你認(rèn)為你理解量子物理學(xué)的時候，其實你是真的沒有理解。

量子計算機(jī)改變世界的7大方式

建立在量子物理學(xué)基礎(chǔ)上的超高速計算機(jī)即將誕生，它們的到來會改變一切。量子計算公司D-Wave的創(chuàng)始人之一Eric Ladizinsky在倫敦舉辦的2014 有線大會上就傳統(tǒng)計算機(jī)和量子計算機(jī)的區(qū)別作了很好地解釋。

想象一下，限你在五分鐘內(nèi)找出寫在國會圖書館的一本書某一頁的“X”（國會圖書館藏書約有五千萬冊）。這是不可能完成的任務(wù)。但如果存在5000萬個平行空間，在每個空間你都能瀏覽不同的書本，你會在其中一個空間發(fā)現(xiàn)你要找的“X”。

傳統(tǒng)的計算機(jī)就好比爭取在五分鐘內(nèi)盡可能翻閱更多書本的瘋子；而量子計算機(jī)就能有5000萬個分身，每個分身悠閑地查閱需要的信息。

如果你不知道上面說的都是什么鬼，無需擔(dān)心，因為其他人也不是很清楚。物理學(xué)家費(fèi)曼有這么一句名言：當(dāng)你認(rèn)為你理解量子物理學(xué)的時候，其實你是真的沒有理解。本質(zhì)的區(qū)別在于：傳統(tǒng)計算機(jī)只能一個一個地按次序解決問題，但是量子計算機(jī)卻可以在同一時間解決多個問題。

這樣的速度具備顛覆整個行業(yè)的潛質(zhì)。不僅僅是因為其速度，量子計算機(jī)可以解決傳統(tǒng)計算機(jī)不能很好處理的復(fù)雜問題。它們在解決問題的時候更像人類，這使得它們更勝任人類的工作。量子計算機(jī)未來的應(yīng)用前景十分令人神往：

1、真正精準(zhǔn)的天氣預(yù)報

量子計算公司QxBranch表示：即使擁有非常尖端的分析溫度和氣壓的工具，給定天氣系統(tǒng)的表現(xiàn)形式也具有很大的不確定性，現(xiàn)如今的天氣預(yù)報只是對未來天氣的一種猜測，只不過這個猜測是建立在一定基礎(chǔ)上。

量子計算可以在同一時間對所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并告訴我們壞天氣會在何時何地出現(xiàn)。我們可以提前注意到颶風(fēng)等極端天氣，從而預(yù)留足夠的時間拯救生命。

量子計算機(jī)改變世界的7大方式

在量子計算機(jī)的幫助下可以建立更好的氣候模型，以便人們深入了解人類活動是如何影響環(huán)境的。基于這些模型，我們對未來氣候的變暖形勢進(jìn)行估計，并幫助我們決定采用什么樣的措施來避免災(zāi)難的發(fā)生。

2、更有效的藥物發(fā)現(xiàn)

新藥開發(fā)是一個復(fù)雜的過程，化學(xué)家們需要對無數(shù)的分子組合進(jìn)行測試，從而找出有效對抗疾病的分子組合。這個過程可能持續(xù)數(shù)年，且耗資數(shù)百萬美元。化學(xué)家們還要對這些組合進(jìn)行后期試驗，其中的大部分仍以失敗告終。

量子計算機(jī)能夠描繪出數(shù)以萬億計的分子組成，并將其中最有可能有效的組合快速識別出，顯著降低藥物的研發(fā)成本和周期。

用量子計算對人類基因進(jìn)行排序和分析比現(xiàn)有方法更快，可以為更多的民眾提供個性化藥物治療和醫(yī)療保健服務(wù)。

如今，許多藥物不能投入市場，是因為有那么一小部分人對其反應(yīng)強(qiáng)烈。因此我們經(jīng)常否定一種藥物，盡管它對一些人是有效果的。有了個性化基因分析和更好的藥理知識后，我們就可以預(yù)見到可能存在的不良反應(yīng)。

3、告別交通擁堵

量子計算可以很好地協(xié)調(diào)飛機(jī)航線以及地面交通控制，因為其計算最佳路線的性能卓越。

如果你規(guī)劃了一個含有10個不同站的行程，傳統(tǒng)計算機(jī)需要單獨(dú)計算所有可能路線的總長度并挑選出其中最佳的路線。而量子計算機(jī)可以同時計算所有線路的長度，計算出最佳路線所需的時間更短。

利用量子計算機(jī)對空中交通模式進(jìn)行深度分析，將帶來更高效的航線安排，可以有效統(tǒng)籌飛機(jī)起飛、降落時的時間從而減少出行時間。

同樣的技術(shù)可以應(yīng)用于高速公路、各種復(fù)雜的城市系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（電網(wǎng)等），從而達(dá)到高效、避免擁堵的目的。

4、加強(qiáng)軍事力量和國防建設(shè)

各式各樣的衛(wèi)星正在不間歇的收集影像數(shù)據(jù)，其數(shù)量之龐大沒有誰能夠?qū)ζ溥M(jìn)行全面檢索，因此很多數(shù)據(jù)只是被扔在一邊。在那部分被我們遺棄的數(shù)據(jù)中，我們可能會錯失一些重要的情報。

一臺量子計算機(jī)對海量數(shù)據(jù)的處理比傳統(tǒng)計算機(jī)或個人要快得多，它可以篩選出那些需要進(jìn)一步仔細(xì)分析且往往容易被我們忽視和拋棄的影像。

傳統(tǒng)計算機(jī)不擅長處理“誰在哪？”這類問題。這關(guān)乎識別能力，量子計算機(jī)能夠像人類那樣，可以很好地從復(fù)雜的背景中找出具體的細(xì)節(jié)。

5、安全、加密通信

不管我們是否意識到，我們時刻使用著加密技術(shù)。當(dāng)我們登錄電子郵箱或使用信用卡進(jìn)行網(wǎng)購的時候，我們都需要依賴加密技術(shù)。利用量子計算機(jī)卓越的性能可以使加密更安全可靠。

這種超級安全的通信方式被稱為量子密鑰分配，當(dāng)彼此之間傳遞信息的時候，信息只有經(jīng)過密鑰破解后才能正確顯示。如果第三方截獲了密鑰，但由于量子學(xué)的特性，密鑰就會失效從而導(dǎo)致信息不能被準(zhǔn)確讀出。該通信技術(shù)的初步版本已經(jīng)在歐洲的一些地方試用。

同樣的，正如量子計算可以使通信更加安全，量子計算機(jī)可以非常容易地破解我們現(xiàn)有的加密信息。從斯諾登泄露的國家安全局的相關(guān)文件中就提出該機(jī)構(gòu)計劃開發(fā)量子計算機(jī)來進(jìn)行加密信息的破譯工作。

如果一個黑客（或好管閑事的政府機(jī)構(gòu)）試圖染指量子計算機(jī)，那么諸如銀行、政府機(jī)構(gòu)等利用老式加密技術(shù)的部門行業(yè)就會深陷危機(jī)。

量子計算機(jī)改變世界的7大方式

6、加快太空探索的步伐

天文學(xué)家們利用開普勒太空望遠(yuǎn)鏡在我們生活的太陽系之外發(fā)現(xiàn)了大約2000顆行星。開普勒搜索需要對準(zhǔn)這些所謂的系外行星，并且還要等到他們從其歸屬的恒星前經(jīng)過。當(dāng)這種情況發(fā)生的時候，行星會投下陰影，天文學(xué)家借此進(jìn)行分析和預(yù)測其大氣環(huán)境是否適合生命生存。

量子計算機(jī)可以處理任何望遠(yuǎn)鏡視野中更多的數(shù)據(jù)，從而發(fā)現(xiàn)更多的行星，并迅速識別出最有可能存有生命體的行星。它甚至可以從舊的影響中發(fā)現(xiàn)系外行星。