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編者按：近年來，量子計算作為世界科技的前沿，深刻影響著未來科技的發(fā)展。量子計算憑借其變革潛力和廣泛應(yīng)用，在醫(yī)療、金融、軍工還是航天等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，量子計算將引領(lǐng)下一次技術(shù)革命。那么量子計算究竟是什么？它的工作原理又是如何？其如何影響未來工作？文章來自翻譯，希望能對你有所啟示。

(資料圖片僅供參考)

自1981年以來，研究人員一直在研究量子計算，當(dāng)時物理學(xué)家、工程師和IT夢想家（包括一位諾貝爾獎獲得者）在波士頓郊外的一座城堡式豪宅里召開會議，評估量子力學(xué)影響未來技術(shù)的可能性。也就是從那時起，研究人員開發(fā)了首批量子計算機模型，并進軍大規(guī)模量子計算機器領(lǐng)域。

目前，量子計算行業(yè)已經(jīng)走過了第一階段，包括谷歌、微軟、IBM、英特爾和霍尼韋爾在內(nèi)的國際科技巨頭企業(yè)正進一步投資開發(fā)用于工業(yè)目的的量子計算機。

事實上，如今專家認(rèn)為，憑借其廣泛的應(yīng)用和變革潛力，量子計算正在引領(lǐng)下一次技術(shù)革命。但是量子計算的成本也越來越高，所以很多人都想知道這項新技術(shù)會對企業(yè)帶來什么影響。

我是一名軟件工程師和技術(shù)人員，主要工作是了解技術(shù)，并能清晰地傳達技術(shù)的工作原理和應(yīng)用方法。以下是量子計算的工作原理，以及它將如何影響未來的企業(yè)和工作。

量子計算是如何工作的?

如今，我們在日常生活和工作中非常依賴的數(shù)字設(shè)備，比如智能手機、平板電腦、筆記本電腦、健身追蹤器等，都使用傳統(tǒng)的計算技術(shù)。傳統(tǒng)計算機依靠一系列數(shù)學(xué)公式，利用電脈沖將信息編碼成由1和0組成的二進制系統(tǒng)。這些信息通過稱為“比特”的定量測量進行傳輸。

與傳統(tǒng)計算不同，量子計算依賴于量子理論原理，即原子和亞原子尺度下的物質(zhì)和能量理論。有了量子計算，方程不再局限于傳統(tǒng)二進制系統(tǒng)，每個數(shù)位可以同時存在多種狀態(tài)，它可以同時處于0和1。

量子計算測量電子或光子。這些亞原子粒子被稱為量子比特，或“量子位”。在計算練習(xí)中使用的量子位越多，計算范圍的指數(shù)能力就越強。量子計算有可能在幾分鐘內(nèi)解決傳統(tǒng)計算機需要數(shù)萬年才能解決的方程。

量子計算技術(shù)的前沿應(yīng)用

量子計算具有在瞬間處理大量信息和傳輸多維信息的卓越能力，為不斷發(fā)展的技術(shù)提供了巨大的潛力。量子計算將對制造業(yè)、人工智能和網(wǎng)絡(luò)安全等一系列領(lǐng)域的發(fā)展產(chǎn)生影響，這里僅列舉幾個不斷發(fā)展的應(yīng)用。

對于金融機構(gòu)來說，可以利用量子計算的強大功能，通過高速金融建模進行復(fù)雜的交易模擬，從而對市場做出預(yù)測。金融機構(gòu)可以利用量子計算提高安全性，增強欺詐檢測能力，并進行深入的風(fēng)險分析。

不久之后，我們將看到金融機構(gòu)利用量子計算機為客戶開發(fā)高度先進、簡化的投資組合。最近的研究表明，80%的金融機構(gòu)認(rèn)識到了人工智能帶來的無限可能性。我許多業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，隨著量子技術(shù)與金融領(lǐng)域的不斷融合，未來金融科技將呈現(xiàn)爆發(fā)式發(fā)展，傳統(tǒng)實體金融機構(gòu)技術(shù)將不斷革新。

量子計算技術(shù)在制藥行業(yè)也得到了廣泛應(yīng)用。制藥研究人員可以使用量子計算來模擬分子相互作用，這將使新藥物的快速開發(fā)成為可能。使用量子計算進行密集的DNA研究，可能會使醫(yī)療保健提供者有能力針對特定基因來進行靶向治療。

在工程、航空航天和軍事發(fā)展領(lǐng)域，研究人員和設(shè)計師可以利用量子計算機來創(chuàng)建更流暢、更高效的飛機模型。使用量子計算技術(shù)，空中交通管制和交通協(xié)調(diào)系統(tǒng)可能會變得更安全。此外，軍事情報也可以從中受益。

此外，量子計算還可用于加強網(wǎng)絡(luò)安全和情報收集，提供更強大的數(shù)據(jù)加密服務(wù)和高級入侵檢測系統(tǒng)。量子計算將有助于大數(shù)據(jù)檢索以及人工智能和機器學(xué)習(xí)的快速發(fā)展。

量子計算機甚至可能徹底改變國內(nèi)能源現(xiàn)狀，應(yīng)對數(shù)字社會能源危機，在可控核聚變的基礎(chǔ)上提供電能。

量子計算技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

為了跟上量子計算的發(fā)展和解決隨之產(chǎn)生的新需求，企業(yè)需要做好準(zhǔn)備，調(diào)整現(xiàn)有的安全協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)處理平臺。我相信，量子計算最終將促使企業(yè)接受新型算法。

由于量子計算幾乎可以瞬時處理數(shù)據(jù)和信息，一些人認(rèn)為傳統(tǒng)形式的網(wǎng)絡(luò)安全可能會失去意義。因此，企業(yè)需要重新投資建立新形式的網(wǎng)絡(luò)安全保護系統(tǒng)和新的安全數(shù)字通信模式。

此外，量子計算本身在發(fā)展過程中也面臨著許多挑戰(zhàn)。與傳統(tǒng)計算一樣，量子計算需要人工進行雙重檢查，以確保發(fā)現(xiàn)并糾正所有錯誤。這可能是一項既費錢又費時的工作，尤其是考慮到當(dāng)今量子計算機的敏感性，它們受到噪聲的影響，并且通常難以正確校準(zhǔn)。

振動（包括聲音引起的振動）、溫度和其他環(huán)境因素會影響量子計算機的校準(zhǔn)，導(dǎo)致計算錯誤。與為傳統(tǒng)計算機提供動力的比特不同，量子比特具有敏感性和臨時性，因此很難在第一時間構(gòu)建功能完善的量子計算機。目前，由于缺乏量子比特，開發(fā)人員無法制造出他們想要的高功能量子計算機。迄今為止，研究人員一次最多只能制造128個量子比特。

其他領(lǐng)域也在密切關(guān)注量子計算的發(fā)展。白宮曾表示，如果先進的量子加密技術(shù)落入不法分子之手，可能會演變成事關(guān)國家安全的重大問題。此外，由量子計算驅(qū)動的人工智能可能會產(chǎn)生意想不到的結(jié)果。所有這些因素也將影響企業(yè)發(fā)展，因為它們不僅要學(xué)習(xí)量子計算帶來的積極影響，也要適應(yīng)消極后果。

量子技術(shù)的飛躍將如何影響未來工作

量子技術(shù)將改變我們的整個數(shù)字世界，投資者也注意到了這一點。從2015年到2020年，量子計算領(lǐng)域的風(fēng)險投資增長了500%。

我認(rèn)為，現(xiàn)如今，企業(yè)應(yīng)該為量子計算機技術(shù)與現(xiàn)有經(jīng)典技術(shù)的無縫集成提前做好準(zhǔn)備。通過投資量子計算機基礎(chǔ)設(shè)施，企業(yè)可以從盡早采用這些革命性的新技術(shù)中獲益。這將為早期使用者提供競爭優(yōu)勢，在量子計算得到更廣泛應(yīng)用之前，讓它們在這個新興產(chǎn)業(yè)中搶占先機，快速領(lǐng)先于競爭對手。

重要的是，企業(yè)高層和人力資源經(jīng)理應(yīng)為員工創(chuàng)建并開展教育學(xué)習(xí)和培訓(xùn)工作，確保團隊中的每個人都做好充分的準(zhǔn)備，以便更熟練地運用量子計算工具和功能。企業(yè)應(yīng)鼓勵員工參加各種課程和會議，了解有關(guān)量子計算的最新前沿信息。

此外，企業(yè)應(yīng)該準(zhǔn)備建立必要的新安全協(xié)議和防御系統(tǒng)，以滿足量子計算機日益增長的需求。企業(yè)可以通過雇用IT專業(yè)人員進行風(fēng)險評估，以預(yù)防可能被不良行為者利用的潛在弱點和漏洞點。

領(lǐng)導(dǎo)者應(yīng)確保企業(yè)遵守最新的國家安全法規(guī)。其中一個例子就是支付卡行業(yè)數(shù)據(jù)安全標(biāo)準(zhǔn)（PCI DSS），該標(biāo)準(zhǔn)包含了多項旨在確保客戶持卡人數(shù)據(jù)安全的要求。在新的量子計算機出現(xiàn)之前，應(yīng)對任何可能的改變做出準(zhǔn)備。

隨著量子計算技術(shù)的不斷成熟，企業(yè)主可以制定開發(fā)和使用策略，為如何最有效地將量子計算和人工智能集成到企業(yè)業(yè)務(wù)中制定計劃，以便一旦技術(shù)準(zhǔn)備就緒，他們就能無縫使用。在那之前，企業(yè)可以進行實驗和試點項目，以測試早期量子計算模型的功能和好處。

雖然量子計算仍處于發(fā)展階段，但各行各業(yè)很快就會看到計算能力的巨大轉(zhuǎn)變，這將產(chǎn)生一系列影響。安全、制造、產(chǎn)品開發(fā)、醫(yī)療保健、金融、航空航天工程等領(lǐng)域都將受到量子計算巨大潛力的革命性影響。

為迎接這一巨大的技術(shù)變革，企業(yè)應(yīng)評估其網(wǎng)絡(luò)安全基礎(chǔ)設(shè)施，提前培訓(xùn)員工，準(zhǔn)備重新投資新的網(wǎng)絡(luò)安全保護措施，并開始規(guī)劃如何整合量子計算所帶來的巨大可能性。我相信，很快量子計算機就會像今天的智能手機和筆記本電腦一樣普及。

譯者：Araon_