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量子計算機最基本的信息單元是量子比特。不同于電子計算機的基本信息單元比特只能是0或1，量子比特可以同時(shí)是0和1，所以量子計算機性能更強大，且增加量子比特數可使其性能呈指數級提升，這也是量子計算機“引無(wú)數英雄競折腰”的重要原因之一。
西班牙著(zhù)名物理學(xué)家胡安·伊格納西奧·西拉克指出，量子計算機領(lǐng)域的進(jìn)步為金融、醫藥等領(lǐng)域的革新提供了一片充滿(mǎn)可能性的藍海。美國《福布斯》雙周刊網(wǎng)站為我們列出了量子計算機改變世界的4種方式。
促進(jìn)新藥和新材料研發(fā)
憑借其極高的處理能力，量子計算機將能夠通過(guò)量子模擬同時(shí)研究多個(gè)分子、蛋白質(zhì)和化學(xué)物質(zhì)——標準計算機目前無(wú)法做到這一點(diǎn)，從而使科學(xué)家們能比現在更快、更高效地開(kāi)發(fā)新藥。
例如，瑞士制藥公司羅氏希望借助量子模擬來(lái)加速藥物和疫苗的開(kāi)發(fā)進(jìn)程，以應對新冠肺炎、流感、癌癥等疾病，甚至有可能治愈阿爾茨海默病。此外，量子模擬還可以取代實(shí)驗室實(shí)驗，降低研究成本，甚至可以最大限度地減少對人體和動(dòng)物試驗的需求。
此外，2021年初，德國制藥公司勃林格殷格翰宣布與谷歌量子人工智能合作，共同研究和實(shí)施量子計算在藥物研發(fā)中的應用，特別是在分子動(dòng)力學(xué)模擬方面。
另?yè)靼嘌馈妒澜鐖蟆肪W(wǎng)站11月16日報道，伊格納西奧·西拉克表示，可以利用量子計算機研發(fā)在今天看來(lái)不可能實(shí)現的化合物，如能源密集程度較低的肥料等。如IBM等公司正在使用量子計算機塑造新分子，以“模擬大自然將土壤中的氮轉化為富含硝酸鹽肥料的能力，進(jìn)而減少化肥對環(huán)境的影響”；而谷歌公司正在與大眾集團的信息技術(shù)部門(mén)合作，利用量子計算機幫助后者研發(fā)新材料，特別是電動(dòng)汽車(chē)用高性能電池。
在金融領(lǐng)域“大顯身手”
量子計算機可以為金融業(yè)帶來(lái)巨大的潛在利益——從更深入的分析到實(shí)現更快的交易等等。事實(shí)上，許多主要金融機構正在想方設法借助量子計算促進(jìn)貿易、交易和數據傳輸速度。
比如，IBM和摩根大通等銀行一直在試驗量子技術(shù)，希望借此優(yōu)化交易策略、投資組合、更好地進(jìn)行資產(chǎn)定價(jià)以及風(fēng)險分析等。此外，去年西班牙金融量子計算技術(shù)研發(fā)商Multiverse Computing宣布與美國量子計算初創(chuàng )公司IonQ建立合作伙伴關(guān)系，將使金融服務(wù)機構能夠使用IonQ量子云平臺，比之前更準確、更快速地進(jìn)行風(fēng)險估值、投資組合優(yōu)化、資產(chǎn)管理、欺詐檢測模擬等。
量子計算機在金融領(lǐng)域的另一個(gè)潛在應用是金融建模，對于世界各地的金融機構來(lái)說(shuō)，能更好地進(jìn)行金融建模意味著(zhù)更低的處理成本和更快的交易速度，這是一種雙贏(yíng)。
助應對氣變“一臂之力”
越來(lái)越多專(zhuān)家把注意力轉向利用量子計算機解決我們這個(gè)時(shí)代最大的挑戰之一：氣候變化。
首先，量子計算機的整體能耗將低于傳統計算機。例如，D-Wave的2000Q量子計算機的能耗比IBM的“頂點(diǎn)”（Summit）超級計算機低4個(gè)數量級，后者是世界上最強大的計算系統之一。同樣地，美國橡樹(shù)嶺國家實(shí)驗室的科學(xué)家計算出，量子計算機有可能將能源使用量降低100多萬(wàn)千瓦時(shí)。
此外，專(zhuān)家預測，量子模擬還有助于各國實(shí)現聯(lián)合國的可持續發(fā)展目標。
例如，量子計算機可以加速發(fā)現新的二氧化碳催化劑，確保二氧化碳更有效地循環(huán)，同時(shí)產(chǎn)生有用的氫氣、一氧化碳等氣體。同時(shí)，量子模擬也有助于造出更高效的電池、更好的太陽(yáng)能電池或風(fēng)力渦輪機材料，甚至是用于實(shí)現碳捕獲技術(shù)的、吸收性更強的催化劑。在農業(yè)方面，量子模擬可以顯著(zhù)降低制造肥料所耗費的電能，而肥料占全球能源耗費的比例高達2%。
量子安全應予以重視
《福布斯》雜志網(wǎng)站在報道中指出，盡管量子計算機會(huì )給人類(lèi)帶來(lái)巨大的好處，但同時(shí)也可能會(huì )帶來(lái)風(fēng)險。
比如在信息安全領(lǐng)域，量子計算機將有能力突破目前人們保護信息時(shí)廣泛依賴(lài)的公鑰加密，這意味著(zhù)數據無(wú)論現在多么安全，未來(lái)在量子計算機面前可能都不堪一擊。對于任何需要保護敏感信息的組織來(lái)說(shuō)，這是一場(chǎng)災難。
盡管各國政府和企業(yè)對量子計算機投入了大量資金，但對量子安全的投入卻很少，而量子安全對于我們邁入量子時(shí)代至關(guān)重要。幸運的是，美國國家標準與技術(shù)研究院（NIST）目前正在對后量子密碼術(shù)進(jìn)行標準化。據NIST稱(chēng)，新標準將于今年年底公布。
雖然量子計算機為我們的未來(lái)描繪出了一副美好的藍圖，但伊格納西奧·西拉克明確表示，必須摒棄量子計算機投入實(shí)用指日可待的想法。他說(shuō)：“我們確實(shí)已經(jīng)研制出了第一批原型機，但其規模仍然非常小，且功能并不強大，只是跨出了第一步。”
編輯：薛姣
