量子計(jì)算機(jī)驚人顛覆：堵車將不再發(fā)生
建立于量子物理學(xué)奇異原理基礎(chǔ)之上的超快計(jì)算機(jī)即將誕生，屆時(shí)它將改變一切。量子計(jì)算機(jī)公司D-Wave聯(lián)合創(chuàng)始人埃里克·勒迪辛斯基（Eric Ladizinsky)2014年在倫敦參加會(huì)議時(shí)，解釋了常規(guī)計(jì)算機(jī)與量子計(jì)算機(jī)之間的區(qū)別。
想像一下，你被要求5分鐘內(nèi)在國會(huì)圖書館某一本書的某頁上找到一個(gè)大寫字母“X”，這幾乎是不可能的，因?yàn)槟抢镉?000萬冊書。但是如果你處于5000萬個(gè)平行現(xiàn)實(shí)中，每個(gè)現(xiàn)實(shí)都可以查看不同的書籍，你肯定能在其中某個(gè)現(xiàn)實(shí)中找到這個(gè)“X”。在這個(gè)假設(shè)中，普通計(jì)算機(jī)就是像瘋子一樣的那個(gè)你，需要5分鐘內(nèi)找遍盡可能多的書。而量子計(jì)算機(jī)卻能將你復(fù)制出5000萬個(gè)，每個(gè)只需翻找一本書即可。
這聽起來好像魔法或巫術(shù)，但你并非唯一這樣認(rèn)為的人。著名物理學(xué)家理查德·費(fèi)曼（Richard Feynman）曾說過：“如果你自以為已經(jīng)理解了量子物理學(xué)，實(shí)際上你并未真正理解它?！钡拙€是，普通計(jì)算機(jī)只能按照時(shí)間順序一個(gè)個(gè)地解決問題，而量子計(jì)算機(jī)卻可以同時(shí)解決多個(gè)問題。這種超快速度可能徹底改變所有行業(yè)。
量子計(jì)算機(jī)不僅速度超快，與普通計(jì)算機(jī)相比，它還能解決復(fù)雜得多的問題。在尋找問題解決方案的時(shí)候，它們與人類極為相似，這將令它們可以執(zhí)行許多人類才能勝任的工作。在全功能的量子計(jì)算機(jī)誕生前，我們肯定還有很多技術(shù)問題有待解決。但是美國主流網(wǎng)絡(luò)媒體BI評(píng)選出量子計(jì)算機(jī)最令人激動(dòng)的7大應(yīng)用，它們或以這些方式改變世界：
1.提供更為精準(zhǔn)的天氣預(yù)報(bào)
量子計(jì)算機(jī)初創(chuàng)企業(yè)QxBranch的董事會(huì)成員雷伊·約翰遜（Ray Johnson）表示，即使用最尖端的儀器分析溫度和壓力時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)太多可能性，氣象模擬變化多端，而當(dāng)前的天氣預(yù)報(bào)多數(shù)也都屬于經(jīng)過分析的大致猜測。但量子計(jì)算機(jī)可以一次分析所有數(shù)據(jù)，向我們提供更好的模型，精準(zhǔn)地顯示惡劣天氣會(huì)在何時(shí)何地出現(xiàn)。我們可以提前得知颶風(fēng)等災(zāi)難來襲，并有額外時(shí)間拯救更多生命。
谷歌(微博)工程主管哈特穆特·奈文(Hartmut Neven)同時(shí)指出，量子計(jì)算機(jī)可以幫助建立更好的氣象模型，這可以讓我們更深入地了解人類如何影響環(huán)境，并幫助我們確定現(xiàn)在能夠采取哪些措施，以便能預(yù)防災(zāi)難發(fā)生。了解更多有關(guān)氣候如何變化的趨勢，從長期來看將對(duì)我們有很大幫助。
2.藥物發(fā)現(xiàn)過程更高效
開發(fā)一種新藥是非常復(fù)雜的過程?；瘜W(xué)家們需要進(jìn)行無數(shù)不同分子組合方式試驗(yàn)，以找到可真正有效治愈疾病的藥物特性。這一過程可能需要數(shù)年時(shí)間，耗費(fèi)數(shù)百萬美元資金。但化學(xué)家們將這些組合進(jìn)行后期實(shí)驗(yàn)時(shí)，依然會(huì)有很多組合失敗。
而量子計(jì)算機(jī)可以繪制出數(shù)以萬億計(jì)的分子組合模式，并迅速確定最有可能生效的組合，這將大大節(jié)省研發(fā)成本和藥物研發(fā)時(shí)間。與我們當(dāng)前所用方式相比，量子計(jì)算機(jī)為人類基因分析排序的速度也更快，這將幫助研發(fā)個(gè)性化藥物和醫(yī)療保健方式。
比如，現(xiàn)在很多藥物無法投入市場，因?yàn)橐徊糠秩藢?duì)其反應(yīng)特別嚴(yán)重。為此，我們通常會(huì)選擇放棄這種藥物，盡管其可能對(duì)許多人有很大幫助。隨著個(gè)性化基因分析的出現(xiàn)和了解更多藥物原理，我們將可以預(yù)測出這些不良反應(yīng)。
3.再也沒有交通擁堵噩夢
量子計(jì)算機(jī)可以簡化空中和地面交通控制的工作量，因?yàn)樗鼈兩朴谘杆儆?jì)算出非常好的路線。如果你計(jì)劃公路旅行，期間要在10個(gè)不同的地方停留，普通計(jì)算機(jī)可能需要單獨(dú)計(jì)算所有可能路線的長度，然后篩選出非常好的路線。而量子計(jì)算機(jī)可以同時(shí)計(jì)算所有路線的長度，并以更快的速度篩選出非常好的路線。
使用量子計(jì)算機(jī)對(duì)空中交通模式進(jìn)行復(fù)雜分析，意味著可進(jìn)行更高效的飛行調(diào)度，并節(jié)省出行所需時(shí)間，因?yàn)槲覀兛梢愿玫乇苊鈾C(jī)場飛機(jī)起飛和著陸造成的瓶頸。同樣的技術(shù)也可被應(yīng)用到高速公路和復(fù)雜城市電公路網(wǎng)中，以避免擁堵。
4.可加強(qiáng)軍事和國防
約翰遜說，衛(wèi)星不斷收集大量照片和視頻資料。任何人都不可能搜遍和分析如此多的數(shù)據(jù)，因此很多數(shù)據(jù)只是被扔在一邊。在某些被丟棄的數(shù)據(jù)中，我們可能錯(cuò)過關(guān)鍵情報(bào)。
但量子計(jì)算機(jī)卻可以比普通電腦或人類快得多的速度篩選大量數(shù)據(jù)，并向我們提供哪些照片或視頻應(yīng)該做進(jìn)一步分析，哪些可以忽略和丟掉。普通計(jì)算機(jī)也不太擅長“瓦爾多在哪兒？”此類識(shí)別任務(wù)，但像人一樣，量子計(jì)算機(jī)卻非常善于從混亂的背景中找出具體細(xì)節(jié)。
5.安全的加密通信
無論我們自己是否意識(shí)到，我們實(shí)際上一直都在使用加密技術(shù)。當(dāng)我們查看電子郵件或使用信用卡網(wǎng)上購物時(shí)，我們都非常依賴加密技術(shù)。通過使用與量子計(jì)算機(jī)類似的怪異量子力學(xué)特性，加密技術(shù)將變得更加安全。
這種超級(jí)安全通信被稱為“量子密匙分配”，它允許某人發(fā)送信息給其他人，而只有使用量子密匙解密后才能閱讀信息。如果第三方攔截到密匙，鑒于量子力學(xué)的怪異魔力，信息會(huì)變得毫無用處，也沒人能夠再讀取它。這種通信技術(shù)的初級(jí)版本已經(jīng)在歐洲一些地方開始使用，但依然無法在美國大規(guī)模使用。
但是量子計(jì)算機(jī)的同樣原理可令通信變得更加安全，量子計(jì)算機(jī)可令破解我們當(dāng)前使用的加密信息更為容易。愛德華·斯諾登（Edward Snowden）曝光的NSA絕密文件中稱，NSA也有開發(fā)量子計(jì)算機(jī)的計(jì)劃。如果黑客獲得量子計(jì)算機(jī)，銀行和政府等老式加密數(shù)據(jù)可能陷入嚴(yán)重危險(xiǎn)中。
6.加速太空探索
利用開普勒太空望遠(yuǎn)鏡，天文學(xué)家已經(jīng)在太陽系外發(fā)現(xiàn)近2000顆系外行星。開普勒的任務(wù)還包括盯緊這些行星，等待它們從宿主恒星前面通過。屆時(shí)，這些系外行星會(huì)投下陰影，天文學(xué)家可分析和預(yù)測這些行星上的大氣狀況，以及它們是否適合生命生存。
量子計(jì)算機(jī)可應(yīng)付太空望遠(yuǎn)鏡獲得的更多數(shù)據(jù)，并發(fā)現(xiàn)更多系外行星，幫助迅速確認(rèn)哪些行星最有可能適合生命生存。量子計(jì)算機(jī)甚至能夠發(fā)現(xiàn)開普勒望遠(yuǎn)鏡錯(cuò)過的系外行星。
7.機(jī)器學(xué)習(xí)和自動(dòng)化
這聽起來似乎令人覺得毛骨悚然，但像人類一樣，量子計(jì)算機(jī)可從經(jīng)驗(yàn)中吸取教訓(xùn)。它們可自我糾錯(cuò)，比如，量子計(jì)算機(jī)實(shí)際上可以修改出現(xiàn)亂碼的程序代碼。這一概念被稱為機(jī)器學(xué)習(xí)，與Facebook新聞流會(huì)根據(jù)你的“點(diǎn)贊”而進(jìn)行相應(yīng)變化類似，只是更為復(fù)雜。
量子計(jì)算機(jī)的機(jī)器學(xué)習(xí)可幫助我們更快、更高效地做很多事情，量子計(jì)算機(jī)功能的持續(xù)改善可能促使半自動(dòng)車輛和其他先進(jìn)人工智能誕生。所有這些應(yīng)用都令人激動(dòng)不已，但要實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，我們依然有很長的路要走。很多公司和機(jī)構(gòu)都在研發(fā)量子計(jì)算機(jī)，包括谷歌和美國宇航局等。當(dāng)這些大公司和機(jī)構(gòu)參與到類似前沿技術(shù)中時(shí)，我們通常不會(huì)等太久就會(huì)看到重大突破。
約翰遜認(rèn)為，我們正處于“大發(fā)現(xiàn)”的風(fēng)口浪尖上。這些“大發(fā)現(xiàn)”將有助于改善各種應(yīng)用，而且實(shí)際上這還僅僅是個(gè)開始。他說：“我認(rèn)為量子計(jì)算機(jī)將有很多我們今天無法想象的應(yīng)用?！薄?/p>
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