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編者按：近年來(lái)，量子計(jì)算作為世界科技的前沿，深刻影響著未來(lái)科技的發(fā)展。量子計(jì)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(jì)算將引領(lǐng)下一次技術(shù)革命。那么量子計(jì)算究竟是什么？它的工作原理又是如何？其如何影響未來(lái)工作？文章來(lái)自翻譯，希望能對(duì)你有所啟示。

(資料圖片僅供參考)

自1981年以來(lái)，研究人員一直在研究量子計(jì)算，當(dāng)時(shí)物理學(xué)家、工程師和IT夢(mèng)想家（包括一位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者）在波士頓郊外的一座城堡式豪宅里召開會(huì)議，評(píng)估量子力學(xué)影響未來(lái)技術(shù)的可能性。也就是從那時(shí)起，研究人員開發(fā)了首批量子計(jì)算機(jī)模型，并進(jìn)軍大規(guī)模量子計(jì)算機(jī)器領(lǐng)域。

目前，量子計(jì)算行業(yè)已經(jīng)走過(guò)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(guó)際科技巨頭企業(yè)正進(jìn)一步投資開發(fā)用于工業(yè)目的的量子計(jì)算機(jī)。

事實(shí)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(jì)算正在引領(lǐng)下一次技術(shù)革命。但是量子計(jì)算的成本也越來(lái)越高，所以很多人都想知道這項(xiàng)新技術(shù)會(huì)對(duì)企業(yè)帶來(lái)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(dá)技術(shù)的工作原理和應(yīng)用方法。以下是量子計(jì)算的工作原理，以及它將如何影響未來(lái)的企業(yè)和工作。

量子計(jì)算是如何工作的?

如今，我們?cè)谌粘Ｉ詈凸ぷ髦蟹浅Ｒ蕾嚨臄?shù)字設(shè)備，比如智能手機(jī)、平板電腦、筆記本電腦、健身追蹤器等，都使用傳統(tǒng)的計(jì)算技術(shù)。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)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(jìn)制系統(tǒng)。這些信息通過(guò)稱為“比特”的定量測(cè)量進(jìn)行傳輸。

與傳統(tǒng)計(jì)算不同，量子計(jì)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(jì)算，方程不再局限于傳統(tǒng)二進(jìn)制系統(tǒng)，每個(gè)數(shù)位可以同時(shí)存在多種狀態(tài)，它可以同時(shí)處于0和1。

量子計(jì)算測(cè)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(jì)算練習(xí)中使用的量子位越多，計(jì)算范圍的指數(shù)能力就越強(qiáng)。量子計(jì)算有可能在幾分鐘內(nèi)解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)需要數(shù)萬(wàn)年才能解決的方程。

量子計(jì)算技術(shù)的前沿應(yīng)用

量子計(jì)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(jì)算將對(duì)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(gè)不斷發(fā)展的應(yīng)用。

對(duì)于金融機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，可以利用量子計(jì)算的強(qiáng)大功能，通過(guò)高速金融建模進(jìn)行復(fù)雜的交易模擬，從而對(duì)市場(chǎng)做出預(yù)測(cè)。金融機(jī)構(gòu)可以利用量子計(jì)算提高安全性，增強(qiáng)欺詐檢測(cè)能力，并進(jìn)行深入的風(fēng)險(xiǎn)分析。

不久之后，我們將看到金融機(jī)構(gòu)利用量子計(jì)算機(jī)為客戶開發(fā)高度先進(jìn)、簡(jiǎn)化的投資組合。最近的研究表明，80%的金融機(jī)構(gòu)認(rèn)識(shí)到了人工智能帶來(lái)的無(wú)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(lái)金融科技將呈現(xiàn)爆發(fā)式發(fā)展，傳統(tǒng)實(shí)體金融機(jī)構(gòu)技術(shù)將不斷革新。

量子計(jì)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(jì)算來(lái)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(jì)算進(jìn)行密集的DNA研究，可能會(huì)使醫(yī)療保健提供者有能力針對(duì)特定基因來(lái)進(jìn)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(jì)師可以利用量子計(jì)算機(jī)來(lái)創(chuàng)建更流暢、更高效的飛機(jī)模型。使用量子計(jì)算技術(shù)，空中交通管制和交通協(xié)調(diào)系統(tǒng)可能會(huì)變得更安全。此外，軍事情報(bào)也可以從中受益。

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

量子計(jì)算機(jī)甚至可能徹底改變國(guó)內(nèi)能源現(xiàn)狀，應(yīng)對(duì)數(shù)字社會(huì)能源危機(jī)，在可控核聚變的基礎(chǔ)上提供電能。

量子計(jì)算技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

為了跟上量子計(jì)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(tái)。我相信，量子計(jì)算最終將促使企業(yè)接受新型算法。

由于量子計(jì)算幾乎可以瞬時(shí)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(huì)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(hù)系統(tǒng)和新的安全數(shù)字通信模式。

此外，量子計(jì)算本身在發(fā)展過(guò)程中也面臨著許多挑戰(zhàn)。與傳統(tǒng)計(jì)算一樣，量子計(jì)算需要人工進(jìn)行雙重檢查，以確保發(fā)現(xiàn)并糾正所有錯(cuò)誤。這可能是一項(xiàng)既費(fèi)錢又費(fèi)時(shí)的工作，尤其是考慮到當(dāng)今量子計(jì)算機(jī)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(dòng)（包括聲音引起的振動(dòng)）、溫度和其他環(huán)境因素會(huì)影響量子計(jì)算機(jī)的校準(zhǔn)，導(dǎo)致計(jì)算錯(cuò)誤。與為傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)提供動(dòng)力的比特不同，量子比特具有敏感性和臨時(shí)性，因此很難在第一時(shí)間構(gòu)建功能完善的量子計(jì)算機(jī)。目前，由于缺乏量子比特，開發(fā)人員無(wú)法制造出他們想要的高功能量子計(jì)算機(jī)。迄今為止，研究人員一次最多只能制造128個(gè)量子比特。

其他領(lǐng)域也在密切關(guān)注量子計(jì)算的發(fā)展。白宮曾表示，如果先進(jìn)的量子加密技術(shù)落入不法分子之手，可能會(huì)演變成事關(guān)國(guó)家安全的重大問(wèn)題。此外，由量子計(jì)算驅(qū)動(dòng)的人工智能可能會(huì)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?yàn)樗鼈儾粌H要學(xué)習(xí)量子計(jì)算帶來(lái)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(lái)工作

量子技術(shù)將改變我們的整個(gè)數(shù)字世界，投資者也注意到了這一點(diǎn)。從2015年到2020年，量子計(jì)算領(lǐng)域的風(fēng)險(xiǎn)投資增長(zhǎng)了500%。

我認(rèn)為，現(xiàn)如今，企業(yè)應(yīng)該為量子計(jì)算機(jī)技術(shù)與現(xiàn)有經(jīng)典技術(shù)的無(wú)縫集成提前做好準(zhǔn)備。通過(guò)投資量子計(jì)算機(jī)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(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，在量子計(jì)算得到更廣泛應(yīng)用之前，讓它們?cè)谶@個(gè)新興產(chǎn)業(yè)中搶占先機(jī)，快速領(lǐng)先于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)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(tuán)隊(duì)中的每個(gè)人都做好充分的準(zhǔn)備，以便更熟練地運(yùn)用量子計(jì)算工具和功能。企業(yè)應(yīng)鼓勵(lì)員工參加各種課程和會(huì)議，了解有關(guān)量子計(jì)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(jì)算機(jī)日益增長(zhǎng)的需求。企業(yè)可以通過(guò)雇用IT專業(yè)人員進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，以預(yù)防可能被不良行為者利用的潛在弱點(diǎn)和漏洞點(diǎn)。

領(lǐng)導(dǎo)者應(yīng)確保企業(yè)遵守最新的國(guó)家安全法規(guī)。其中一個(gè)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(xiàng)旨在確?？蛻舫挚ㄈ藬?shù)據(jù)安全的要求。在新的量子計(jì)算機(jī)出現(xiàn)之前，應(yīng)對(duì)任何可能的改變做出準(zhǔn)備。

隨著量子計(jì)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(jì)算和人工智能集成到企業(yè)業(yè)務(wù)中制定計(jì)劃，以便一旦技術(shù)準(zhǔn)備就緒，他們就能無(wú)縫使用。在那之前，企業(yè)可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和試點(diǎn)項(xiàng)目，以測(cè)試早期量子計(jì)算模型的功能和好處。

雖然量子計(jì)算仍處于發(fā)展階段，但各行各業(yè)很快就會(huì)看到計(jì)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(jì)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(píng)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(hù)措施，并開始規(guī)劃如何整合量子計(jì)算所帶來(lái)的巨大可能性。我相信，很快量子計(jì)算機(jī)就會(huì)像今天的智能手機(jī)和筆記本電腦一樣普及。

譯者：Araon_