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  • 研究
  • 10月4日

量子计算革命

下一代超级计算机似乎正处于一个拐点——其速度和处理能力有望重新定义商业,并引发一场新的工业革命。

想象一下一台如此强大的计算机,它的运行速度可以是目前计算机的100万倍,使科学家能够在原子水平上模拟复杂的分子相互作用。一台功能强大的计算机可以模拟人类基因组中所有2万多种蛋白质,并模拟假想药物如何治愈从癌症到恼人的普通感冒等各种疾病。这些只是量子计算的几个承诺。

尽管在过去的几十年里,计算机在计算方面有了显著的创新,但今天的计算机仍然依赖二进制计算——1和0——即使它们比上个世纪的房间大小的计算机小了几个数量级。现在,下一代计算——量子计算——可能很快就会成为现实,它不仅有望大大提高速度和能力,而且还将重新定义计算机解决问题的方式。

根据摩根士丹利(Morgan Stanley)最近的一份报告,量子计算正在从理论阶段进入测试阶段,几家私营公司和科技巨头、大学和政府研究实验室正在进行努力raybet炉石传说。如果这些发展能够产生功能性量子计算机,高端计算市场将在未来10年翻一番,达到100亿美元。

此外,就像蒸汽机和微处理器曾经重新定义了整个行业一样,量子计算可能预示着尚未想象到的业务和部门的到来,同时也为当前的部门开辟了新的途径,如化学和药物开发、石油和天然气勘探、财务管理,甚至核聚变和人工智能。

计算,重新定义

在大多数人口袋里都装着相当于迷你超级计算机的电脑的时代,似乎很难相信世界需要更强大的计算能力。然而,传统计算机在解决速度和功率以外的问题时面临着局限性。数据、问题和解决方案以两种状态(0或1)之一的字节表示、处理和存储。

就像过去的工业革命创造了新的行业一样,量子计算可能会催生出人们尚未想象到的新公司和新行业。

进入量子计算,信息可以用量子位来表示,量子位可以是0、1或介于两者之间,允许进行更复杂的计算。

“量子比特不仅在0和1之间有许多灰色阴影,它甚至可以同时是1和0,”摩根士丹利电信设备和半导体研究主管弗朗索瓦·默尼耶(Francois Meunier)说。raybet炉石传说另一种看待它的方式是:在经典的计算世界中,每一位数据不是真就是假;在量子计算世界中,量子位涵盖了介于两者之间的一系列统计可能性。

量子计算机利用数据中的这种代表性丰富性来运行复杂的模拟,具有更广泛的可能性,其速度对于即使是最先进的经典计算机来说也是不可想象的。这是简单的微积分和对模拟分子生物学过程或为人工智能提供动力所必需的大量实时数据流进行排序和优化的能力之间的区别。

对行业的影响

量子计算的先进能力可能会为各种行业的巨大创新打开大门。例如,化学品制造商和制药公司可以模拟设计新的、更复杂的化合物和材料所需的化学反应链。莫尼耶说:“量子计算机的前景是模拟更大的分子,这是经典的超级计算机无法模拟的。”

其他行业也可以有广泛的应用。石油和天然气公司现在严重依赖计算能力来优化石油开采过程。量子计算机可以加速这一努力,帮助企业即时、全面地监控其设备的状态。金融服务公司可以从先进的投资组合结构优化和抵押品优化中受益。航空航天和国防可以使用量子计算来分类和分析来自卫星的大型数据集,或者为飞机制造超耐用的材料。

正如过去的工业革命创造了许多构成当今全球经济核心的行业一样,量子计算可能会催生出人们还无法想象的新公司和新行业。

克服障碍

然而,在开发实用量子计算机的道路上仍然存在重大障碍。量子比特是脆弱的,需要高度控制的物理环境(温度接近绝对零度)。在过去,创建这样的环境并控制高错误率会阻碍开发,但这种情况正在改变。

此外,量子计算机变得实用至少有50个量子比特。几家科技公司和私人研究人员已经创建了高达16个量子比特的工作系统,以及高达40个量子比特的模拟系统。据摩根士丹利(Morgan Stanley)称,当量子计算机达到50个量子比特时,即使是最大的超级计算机也raybet炉石传说很难击败它们。这就是所谓的量子霸权。但真正的挑战是创建对商业应用有用的算法。这是未来5年量子计算成功的真正路径。

莫尼耶说:“我们相信量子计算机的核心——量子比特已经准备好了。”“目前的工程阶段都是关于这些量子比特的扩展及其互连。”

目前,量子计算并没有让经典计算机变得无关紧要。在可预见的未来,智能手机和笔记本电脑仍将使用晶体管。

“这仅仅是个开始。随着该领域的研究不断进展,用例可能会增加,”默尼耶说。“谁能想到第二次世界大战期间用来解码信息的计算机,或者用来引导阿波罗火箭登月的微控制器,可以用来从你的口袋里向世界各地发送信息?”

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