简介：什么是量子计算
- Sylvain Saurel
- 更新于 2天前
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简介：什么是量子计算
- 原文链接：aiquantumcomputing.substack.com/p...
- 译者：AI翻译官，校对：翻译小组
- 本文链接：learnblockchain.cn/article…
每当谷歌或 IBM 在量子计算方面取得突破时，你就会阅读一堆关于这个新兴行业将如何改变未来世界的文章。你会看到视频告诉你 比特币系统将很快面临危险 ，就像其他所有银行系统一样，因为量子计算机具有惊人的计算能力。
你可能已经了解到量子计算是基于量子物理原理，但仍然在努力理解这项技术将如何倍增计算机的计算能力。
什么是量子计算？
量子计算是未来几十年一项关键的科学突破。它基于一组物理理论，其第一种结论追溯到 19 世纪末，旨在解释原子和粒子的行为。在这个尺度上，经典物理定律不再适用，我们转而使用量子规则。
举例来说，这里有与此理论相关的七个原则中的两个，它们挑战了常识。量子物体可以穿过障碍，就好像你穿过一面墙。两个独立的粒子可以形成一个关联系统。当一个粒子移动时，另一个也会移动，无论它们之间的距离有多远。这就是“量子纠缠”原理。
量子计算，技术革命
量子计算是一个多学科领域，包含计算机科学、物理学和数学的各个方面。通过利用量子力学的基本原理，量子计算机可以比传统机器更快地解决极其复杂的问题。它们在深度学习、人工智能和密码学问题的解决等任务中表现卓越。凭借其计算能力，量子计算打开了一个全新可能性的世界。
量子计算机如何工作？
量子计算机的操作基于叠加原理，其中一个粒子可以同时处于 A 点和 B 点。虽然今天的计算机基于“位”——以二进制形式存储的信息，由 1 或 0 表示——量子计算机则使用“量子位”（qubit）。后者的特性是可以同时为 1 和 0。
量子计算机相比传统计算机的优势是什么？
通过其各种应用，量子计算将彻底改变通信安全、复杂问题的优化、分子模拟、高级人工智能以及创新材料的发现。得益于其计算能力，量子计算机可以用于药物开发、肥料生产以及消除二氧化碳等多种应用。
量子密码学和网络安全
量子计算为创建更具韧性的网络安全系统提供了独特的机会，这得益于量子密码学 。量子密钥分发在通信安全方面实现了一次突破。与传统方法不同，传统方法中数字交换密钥可能被攻击者截获，而量子密钥是通过量子物理特性以本质上安全的方式生成和共享的。这一进展得益于上述提到的叠加状态特性。
因此，量子密钥分发提供了无与伦比的安全性，保证了在一个日益互联且脆弱于网络威胁的世界中交换数据的机密性和完整性。黑客可能会利用量子计算来劫持加密系统，这也是研究人员试图开发防破解技术的原因。
量子计算与化学反应建模
量子计算可以通过精准模拟分子相互作用来改善分子、材料和复杂化学反应的建模。这一突破开辟了新的机会：
- 新药物发现：预测分子如何与生物靶点相互作用，通过识别最有前景的化合物加快药物开发。
- 人工光合作用：通过模拟涉及人工光合作用的复杂过程，帮助设计将太阳能转化为化学燃料的系统。
- 先进材料：预测材料在原子尺度上的性能，促进具有特定特性的新能源材料的开发。
- 化学催化：揭示催化剂的工作原理，加速重要化学反应中新催化剂的发现。
量子计算与人工智能（AI）
量子计算与人工智能是两个互补的技术领域，有潜力彻底改变计算和解决问题的世界：
- 优化：加速解决复杂优化问题所需的计算。这可能对基于机器学习的人工智能工具在路线规划、资源管理等方面有利。
- 大数据与深度学习：量子计算机可以加速用于深度学习和人工智能的大规模数据分析，促进这些领域的快速进展。
- 算法研究：量子机器可用于研究和开发新型更高效的人工智能算法，从而提高速度和准确性。
