量子计算机发展现状（量子计算机的应用及未来）

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电脑可以帮助解决问题，而它们所能解决的问题也会受到硬件的影响，比如：图形处理器是专门用于渲染图像的，人工智能处理器是专门操作人工智能的。那么量子计算机是为什么而发明的呢？量子计算能力十分惊人，但是这并不是仅仅说现在的软件会以十亿倍的速度运行这么简单。更确切地说，量子计算机有自己擅长的特定领域，某些类型的问题是它们擅长解决的。

量子计算机的一个主要应用是人工智能（AI）。人工智能是基于从经验中学习的原则，根据不断给出的反馈，机器的反应会越来越准确，直到计算机程序可以算得上“智能”。这个反馈是基于对许多选择的可能性的计算，因此人工智能计算问题是量子计算可以解决的一个非常理想的候选问题。人工智能承诺会颠覆所有从汽车到医学等各个行业领域，21世纪人工智能的发展就和20世纪电的发明一样重要。例如，洛克希德·马丁就打算使用D-Wave量子计算机来测试目前对经典计算机来说过于复杂的自动驾驶软件，而谷歌也正在使用量子计算机来设计能够区分汽车和地标的软件。人类现在已经能利用人工智能来制造更多的人工智能，因此人工智能对于生产生活将越来越重要。

另一个量子计算机能涉及的领域是在分子模型，在找到化学反应的最佳配置后对分子的相互作用进行精确建模。这种“量子化学”非常复杂，以至于只有其中最简单的分子才能被现在的数字计算机分析。化学反应是自然界的量子变化，它们构成了高度纠缠的量子叠加态。但是如果把这件事情交给高度发达的量子计算机来做，在评估哪怕是最复杂的过程时也不会有任何困难。谷歌已经对此领域做出率先尝试，模拟了氢分子的能量。这意味着人类会制造出更高效的产品，从高端的太阳能电池到医用制药等各类产品，尤其是对于化学肥料更有效。由于化肥占全球能源使用量的2%，这对能源和环境的影响将是深远并且巨大的。

现在大部分的网络安全都是依靠将大量数据分解为素数解决问题。虽然现在可以通过使用数字计算机来搜索每一个可能的答案，但这个方法非常费时，使得“破解密码”变得昂贵而不实用。量子计算机可以比数字计算机更高效地执行这些计算，这就意味着如此保证安全的方法很快就会过时。现在正在不断开发新的密码学方法，但是离研究成功还需要一段时间。2015年8月，美国国家安全局开始推出一份抵制量子计算机的量子密码加密方法；2016年4月，美国国家标准与技术研究所开始了一项持续4到6年的公开评估过程，同时也很有可能会使用量子纠缠的单向排列来开发量子加密方法。多个国家都运行了覆盖城市范围的网络，中国科学家最近宣布，他们成功地将一颗轨道“量子”卫星上的纠缠光子发送到地球上的三个独立的基站。

金融市场是现存最复杂的系统。虽然我们已经开发出越来越多的科学和数学工具来解决这一问题，但它仍然面临着与其他科学领域都不同的一个问题：没有一个可以进行实验的受控设置。为了解决这个问题，投资者和分析人士已经转向了利用量子计算来解决问题。这么做的一个最直接的优势是：量子计算机固有的随机性与金融市场的随机特性是一致的。投资者希望在随机产生的大量情景下评估结果的分布情况。另一个优势是，像套利这样的金融操作可能需要很多有路径依赖的步骤，而这样做的结果是数量会很快超过数字计算机的能力。

天气预报称，美国国家石油公司的首席经济学家罗德尼·F·威瑟认为美国近30%的GDP（6万亿美元）直接或间接受天气影响，天气影响了食品生产、运输和零售贸易等。更加准确地预测天气对很多领域都有十分重要，比如说从灾难中为人类争取更多的时间。虽然这是科学家们的目标，但是计算这些过程的方程式包含了很多变量，这就使得经典的模拟变得冗长复杂。正如量子研究员赛斯·劳埃德（Seth Lloyd）所指出的那样，“使用一台经典的计算机进行这样的分析可能要比实际的天气变化还要漫长！”这促使劳埃德和麻省理工学院的同事们去研究，控制天气的方程式具有一种隐藏的波浪特性，这个可以通过量子计算机来解决。谷歌的工程总监哈特穆特·内文也指出，量子计算机可以帮助人类建立更好的气候模型，从而让人类更深入地了解人类是如何影响环境的。这些模型是我们用来对未来气候变暖进行评估的工具，帮助人类确定现在需要采取什么措施来防止灾难的发生。英国国家气象局已经开始投资这些创新项目，以满足他们在2020年时将面临的电力和可测量性要求。同时他们发布了一份关于其自身要求的大规模计算的报告。

粒子物理学这一引人注目的新兴物理学的最终应用即将全面展开。粒子物理学的模型通常非常复杂，仅通过普通的纸笔来制定解决方案非常难，并且需要大量的计算时间来进行数值模拟。这使得量子计算成为他们的理想之选，目前研究人员已经在利用这一点进行研究了。因斯布鲁克大学和量子光学与量子信息研究所，最近使用了一个可编程的量子系统来进行这样的模拟实验。在自然杂志上发表的这篇文章中，研究小组使用了一个简单的量子计算机，其中用离子进行了逻辑运算，这是所有计算机计算的基本步骤。与实际的物理实验相比，该模拟结果显示出了良好的一致性。理论物理学家Peter Zoller说：“这两种方法完美地互补。我们不能用量子计算取代用粒子对撞机完成的实验。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。

根据近期的相关报道，人类对于量子的认知已经涉及到了生活中的各个领域，其中就包括了国家的安全、和商务、还有医疗和通信等等的各个方面，正是因为量子在计算速度上有这绝对的优势，量子计算机与传统的经典计算机有这非常的不同，量子计算机就连目前最先进的超级计算机也无法比拟。

谷歌的一款西克莫量子计算机可以在三分钟二十秒中就可以完成世界上顶尖超级计算机需要一万年才可以计算完成的计算。量子计算机能够帮助运行非常复杂的计算，对于人工智能和虚拟现实等因计算能力而遭遇瓶颈的领域，量子信息将加速产业的进化，未来应用前景十分的广阔。

早在1905年的时候，由伟大的科学家爱因斯坦提出光量子的概念，也就是所谓的光子，并且提出了光同时具有波动和粒子的属性， 我们把所有的量子比特的耦合，在量子力学上把它叫纠缠，这个是目前的最多的这样一个纠缠记录，在超导量子比特领域，如果两个粒子在经历了一段时间的耦合作用之后，无论两个粒子之间的距离是多少，其中一个发生了变化都会影响到另外一个，它们之间是跨越了空间的阻力的。

量子计算是一种遵循了量子力学规律和调控量子信息单元之后进行计算的新型计算模式，量子计算机也被认为是可以完成传统计算机所不能完成的任务的存在，这就是将我们的空间的光声点通过物理介质进行量子能量场植入之后的成果，从算盘在到计算机，我们现在的计算机就是以前的算盘啊，而在量子计算机面前，现有的电脑就相当于是个算盘，量子计算可以吊打现在所有的超级计算机。

量子计算如此惊人的计算量，可以对未来的生产生活都是进行颠覆性的变化，但由于是高精度量子操控技术的极端的复杂性，目前的量子计算研究仍旧处于早期发展的阶段，我国的投资位居世界第三，相信未来从量子物理到量子信息技术，量子计算机将改变的不只是你的生活，更是整个世界。

人类研究量子的经历早已许久，就目前来看，最贴近我们生活的应该是量子通信的发展，量子通信除了速度快，还有就是数据的高保密特性，量子信息的传输和量子计算的实现，有益于我们对于纠缠和非定域性的解读。这也会深深的影响到当前密码学的研究进程，生活中大家一定了解过电磁波对身体有辐射危害的新闻，但是在现实的生活中，大大小小的事物，包括手机，冰箱，彩电都具有一定的辐射作用，会让我们的脑神经和内分泌系统出现不良反应，会出现头疼，头晕的现象，也会造成一些人体内分泌失调的现象，但是量子科技就非常好地解决了这样的问题。

量子科技可以让他们之间不停的去释放几个离子和和几个正离子，让它们到达一个中和的状态，这就让辐射的现象也中和没有了， 量子将对未来生活有着最直接的影响。

科技兴国，在未来，量子身上将会有非常多的可能，会使未来的国之重器，可以用于武器探测，还有射频隐身，都将一个个落成实例，简单来说，量子计算就是大数据加人工智能，是一个具有感知能力，学习能力，推理能力，预测能力和决策能力的分布式智能系统，未来，量子科技，将颠覆我们的想象。

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