电脑不是在真空中存在的。它们用于解决问题,它们可以解决的问题类型受其硬件的影响。图形处理器是专门用于渲染图像的;人工智能处理器人工智能;而量子计算机是为……什么而设计的?

虽然量子计算的力量令人印象深刻,但这并不意味着现有软件更快地运行十亿次。相反,量子计算机具有某些问题,它们擅长解决,以及它们的不是。以下是我们期望看到的一些主要应用程序,因为下一代计算机变得可商购。

人工智能

量子计算的主要应用是人工智能(AI)。AI基于学习的经验原则,在给出的计算机程序展示“智能”之前,给出了反馈的更准确。

此反馈基于计算许多可能选择的概率,因此AI是理想的候选者量子计算。它有望颠覆所有行业,从汽车到药物,并且已经说AI将是二十一世纪二十几岁的电力是什么电力

例如,洛克希德Martin计划使用其D-Wave量子计算机来测试目前对经典计算机过度复杂的自动驾驶仪软件,谷歌正在使用量子计算机来设计可以将汽车与地标区分开的软件。我们已经达到了这一点人工智能正在创造更多的人工智能,因此它的重要性将迅速上升。

分子造型

另一个例子是分子相互作用的精确建模,找到化学反应的最佳构型。这种“量子化学”是如此复杂,以至于今天的数字计算机只能分析最简单的分子。

化学反应在本质上是量子的,因为它们形成高度纠缠的量子叠加态。但是,即使是评估最复杂的过程,完全成熟的量子计算机也不会有任何困难。

谷歌已经有了在这个领域制作通过模拟氢分子的能量。这意味着更高效的产品,从太阳能电池到药物,尤其是化肥生产;自肥料占全球能源使用量的2%,能源和环境的后果将是深远的

加密

目前大多数在线安全性依赖于将大量分解为素数的难度。虽然这可以通过使用数字计算机来搜索各个可能的因素来呈现,但是所需的巨大时间使“破解代码”昂贵和不切实际。

量子计算机可以进行这样的分解呈指数效率比数字计算机更有效,这意味着这种安全方法很快就会过时。新的密码学方法正在开发中虽然可能需要时间:2015年8月,NSA开始介绍抵抗量子计算机的量子抗性加密方法列表,并于2016年4月,国家标准和技术研究所开始持续四到六年的公共评估过程。

也有希望量子加密方法利用量子纠缠的单向特性开发。城市范围的网络已经在几个国家进行了示范中国科学家最近宣布他们成功地将纠缠光子从一个绕轨道运行的“量子”卫星发送回地球上的三个不同的基站。

金融造型

现代市场是一些存在的一些最复杂的系统。虽然我们发展了越来越科学和数学工具来解决这个问题,但它仍然存在其他科学领域之间的一个主要区别:运行实验没有受控设置。

解决这个问题,投资者和分析人士已经转向了量子计算。一个直接的优势是,量子计算机固有的随机性与量子计算机的随机性是一致的金融市场的随机性。投资者经常希望评估结果的分布在随机生成的一个非常大量的场景下。

另一个优势Quantum优惠是,诸如套利的金融业务可能需要许多路径依赖性步骤,这些步骤的数量快速超越数字计算机的容量。

天气预报

Noaa首席经济学家Rodney F. Weiher声称(ppt文件)近30%的美国GDP(6万亿美元)直接或间接受到天气的影响,影响食品生产、运输和零售贸易等。更好地预测天气对许多领域都有巨大的好处,更不用说有更多的时间来躲避灾难了。

虽然这一直是科学家们的目标,但控制这些过程的方程包含了很多很多变量,使得经典模拟冗长。量子研究员赛斯·劳埃德指出“使用经典计算机执行此类分析可能需要时间超过实际天气即可进化!”这种激励的Lloyd及其同事在麻省理工学院表明,治疗天气的方程具有隐藏的波浪性,可以通过量子计算机溶解。

谷歌Hartmut Neven工程总监也指出量子计算机可以帮助建立更好的气候模型这可以让我们更深入地了解人类是如何影响环境的。这些模型是我们预测未来变暖的基础,并帮助我们确定现在需要采取哪些措施来预防灾害。

联合王国的国家天气服务遇见办公室已经开始投资在这种创新中,以满足权力和可扩展性需求,他们将面临2020多个时间范围,以及发布了一份报告以其对ExaScale Computing的要求。

粒子物理学

全圈,最终应用这个令人兴奋的新物理可能......研究令人兴奋的新物理。粒子物理模型通常是非常复杂的,混杂的笔和纸解决方案,并且需要大量的数值模拟计算时间。这使它们成为量子计算的理想选择,研究人员已经利用了这一点。

Innsbruck大学的研究人员和量子光学和量子信息研究所(iqoqi.)最近使用的可编程量子系统来执行这样的模拟。出版于自然该团队使用了一种简单版的量子计算机,在该计算机中,离子执行逻辑运算,这是计算机计算的基本步骤。这一模拟结果与实际物理实验结果非常吻合。

“这两种方法完美互补,”理论物理学家彼得·佐勒说。“我们不能取代用粒子对撞机进行的实验。然而,通过开发量子模拟器,我们或许有一天能够更好地理解这些实验。”

投资者现在争先恐后地将自己插入量子计算生态系统不仅是计算机行业,银行、航空航天公司和网络安全公司都在利用计算机革命。

虽然量子计算已经影响了上面列出的领域,但这个列表并不是详尽无遗的,这是最令人兴奋的部分。就像所有的新技术一样,目前难以想象的应用程序将随着硬件的不断发展和创造新的机会而开发出来。

图片来源:Iqoqi Innsbruck / Harald Ritritch

Mark Jackson是Cambridge量子计算的科学业务发展领先。杰克逊博士在科学创新,计算技术和太空探索中汲取了这种深刻的专业知识,以与奇点大学社区互动。188金博宝进不去作为指数技术的核心教师,他的职责包括开发课程,提供演示,WR ...

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