在当今时代，标准计算机与几十年前相比无疑是先进的。然而，随着现在计算机的速度和多样化，很难想象还有什么可以做得更好。输入量子计算。这一科学领域旨在利用宇宙法则来实现令人难以置信的目标。
那么，量子计算到底是什么，它将如何影响我们未来的世界？
什么是量子计算？
尽管量子计算的动力学至今仍在研究中，但它最初是由物理学家 Paul Benioff 在 20 世纪 80 年代提出的。这时，贝尼奥夫提出了图灵机的量子计算模型。此后，后来的个人帮助发展了量子计算的理论和应用，包括 Isaac Chuang 和 Neil Gershenfeld。
根据您访问的站点的不同，量子计算的定义略有不同。它最基本的形式是一种依赖量子力学进行工作的计算。虽然量子计算机曾经只是纸上谈兵的理论，但现在它们已经成为现实。
那么，我们今天正在处理什么样的量子计算机呢？
量子计算仍处于发展阶段。这是一个极其复杂的领域，已经让位于众多原型模型，例如谷歌的量子计算机 Sycamore。2019 年，谷歌宣布 Sycamore 只需几分钟就能解决超级计算机需要 10,000 年才能完成的计算。但量子计算机有什么不同呢？他们如何能完成如此巨大的壮举？
量子计算基础知识
典型的计算机使用称为位的单位来运行。一个位只能并且永远只有两个值之一：零或一。这些位用于编写二进制代码，这是计算世界中的绝对主要内容。
另一方面，量子位（qubit）是量子计算机最基本的单位。量子计算机正是需要这些单元来存储数据和执行功能。量子位可以携带量子态的信息，并且可以通过多种方式生成，例如通过电子自旋。
量子位还可以采取多种形式，例如光子或捕获离子。这些是无限小的粒子，构成了我们宇宙的基础。
量子比特有很大的潜力。它们目前在量子计算机中用于解决多维量子算法和运行量子模型。量子位的令人难以置信的是它们可以同时存在于多种状态。这意味着它们可以同时为零、一或介于两者之间的任何值。
由于这一特性，量子位可以同时考虑多种可能性，这使得量子计算机能够在物体的状态变得可测量之前执行计算。这使得量子计算机能够比普通计算机更快地解决复杂问题。
量子计算机的优点
量子计算机的最大优势是它们执行计算的速度。这种技术可以提供传统计算机永远无法达到的计算速度。量子计算机也比典型计算机更有能力解决更复杂的问题，并且可以运行高度复杂的模拟。
量子计算机所拥有的这种先进能力有时被称为“量子优越性”，因为它们的潜力远远超出了计算机，甚至先进的超级计算机在未来几年或几十年内所能达到的水平。但量子计算机绝不是完美的。这些机器有一些缺点，可能会影响它们未来的成功。
量子计算机的缺点
由于量子计算机仍处于原型阶段，许多问题仍需要克服。
首先，量子计算机需要极端的环境才能运行。事实上，这些机器需要在 450 华氏度左右的温度下工作。这使得量子计算机很难被大多数公司和公众访问。最重要的是，与当今的标准模型相比，量子计算机非常大，类似于第一台计算机的大小。虽然这种情况将来可能会发生变化，但它将导致普通人在开发的早期阶段无法使用这项技术。
量子计算机仍然面临着过高的错误率。为了成功融入各个行业，我们需要确保这些机器提供高成功率，以便值得信赖。
现在我们了解了量子计算的基础知识及其优缺点，让我们来看看如何将这项技术应用于各个行业。
量子计算的用途
由于量子计算仍处于早期发展阶段，因此人们对它有一天能做什么提出了许多想法。关于量子计算机存在很多误解，这很大程度上是由于对该技术的误解造成的。有人提出，量子计算机将被用来进入平行宇宙，甚至模拟时间旅行。
虽然不能完全排除这些可能性，但我们必须关注未来几十年可能实现的量子计算更现实的应用。那么，让我们进入量子计算的应用。
1. 人工智能和机器学习
人工智能和机器学习是另外两种看起来近乎未来的技术，但随着时间的推移，它们变得越来越先进。随着这些技术的发展，我们可能需要放弃标准计算机。这就是量子计算机可以介入的地方，因为它们具有快速处理函数和解决计算的巨大潜力。
2. 网络安全
随着网络犯罪分子变得更加狡猾，我们对高水平网络安全的需求也随之增加。如今，网络犯罪非常普遍，每月有数千人成为攻击目标。
使用量子计算，我们有一天可能能够更轻松地开发高级网络安全协议，甚至可以应对最复杂的攻击。
量子计算还有可能在密码学领域发挥作用，特别是在量子密码学领域。这探索了利用量子力学来执行密码功能的行为。
3. 药物开发
量子计算机预测情况结果的能力可以使其在药物开发中发挥作用。有一天，量子计算机可能会帮助预测某些分子在某些情况下的行为。例如，量子计算机可以预测药物在人体内的表现。
研究水平的提高可以使药物开发的试错期变得更加容易。
围绕量子计算的担忧
当一种新技术正在发展时，人们自然会感到有些担忧。那么，量子计算应该引起我们的关注吗？
关于量子计算机带来的网络安全风险已经有很多讨论。尽管量子计算机可以帮助实现更高水平的数字安全，但事情也可能会走向相反的方向。虽然这种威胁目前是假设的，但它有可能在未来几年发展成为一个问题，特别是当量子计算机可供更广泛的人群使用时。一些公司已经在预期中提供“量子防护 VPN ”服务。
由于量子计算机可以解决高度复杂的问题，因此它们更有效地破解密码和数据解密的潜力增加了。尽管超级计算机也很难找到大型解密密钥，但量子计算机有一天可能能够轻松解密敏感数据，这对于恶意行为者来说将是一个非常好的消息。
量子计算将推动我们走向未来
量子计算提供的可能性简直令人难以置信，并且有一天是可以实现的。尽管量子计算仍处于早期阶段，但该领域的持续进步可能会让我们取得巨大的技术成就。只有时间才能证明这一点！