量子計算機(jī)存在哪些難點(diǎn)?量子計算機(jī)未來的3大應(yīng)用解讀!

本文中，小編將對量子計算機(jī)予以介紹，如果你想對量子計算機(jī)的詳細(xì)情況有所認(rèn)識，或者想要增進(jìn)對量子計算機(jī)的了解程度，不妨請看以下內(nèi)容哦。

一、量子計算機(jī)的難點(diǎn)

1、量子消相干

量子計算的相干性是量子并行運(yùn)算的精髓，但在實(shí)際情況下，量子比特會受到外界環(huán)境的作用與影響，從而產(chǎn)生量子糾纏。量子相干性極易受到量子糾纏的干擾，導(dǎo)致量子相干性降低，也就是所謂的消相干現(xiàn)象。實(shí)際的應(yīng)用中，無法避免量子比特與外界的接觸，量子的相干性也就不易得到保持。所以，量子消相干問題是目前需要解決的重要問題之一，它的解決將在一定程度上影響著量子計算機(jī)未來的發(fā)展道路。

2、量子糾纏

量子作為最小的顆粒，遵守量子糾纏規(guī)律。即使在空間上，量子之間可能是分開的，但是量子間的相互影響是無法避免的。介于此，量子糾纏技術(shù)被聯(lián)想到量子信息的傳遞領(lǐng)域。在一定意義上，利用量子之間飛快的交流速度從而實(shí)現(xiàn)信息的傳遞。

3、量子并行計算

量子計算機(jī)獨(dú)特的并行計算是經(jīng)典計算機(jī)無法比擬的重要的一點(diǎn)。同樣是一個n位的存儲器，經(jīng)典計算機(jī)存儲的結(jié)果只有一個。但是量子計算機(jī)存儲的結(jié)果可達(dá)2n。其并行計算不僅在存儲容量上遠(yuǎn)超越了后者，而且讀取速度快，多個讀取和計算可同時進(jìn)行。正是量子并行計算的重要性，它的有效應(yīng)用也成為了量子計算機(jī)發(fā)展的關(guān)鍵之一。

4、量子不可克隆

量子不可克隆性，是指任何未知的量子態(tài)不存在復(fù)制的過程，既然要保持量子態(tài)不變，則不存在量子的測量，也就無法實(shí)現(xiàn)復(fù)制。對于量子計算機(jī)來說，無法實(shí)現(xiàn)經(jīng)典計算機(jī)的糾錯應(yīng)用以及復(fù)制功能。

二、量子計算機(jī)未來的3大應(yīng)用

(一)量子計算機(jī)

量子計算的主要應(yīng)用之一就是量子計算機(jī)(AI)。AI的原理就是從經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)，隨著反饋增加越來越準(zhǔn)確，直到計算機(jī)程序看上去顯得“智能”。

這種反饋是基于對許多可能選項的概率計算，因此AI便成為了量子計算的完美候選人。AI誓要顛覆從汽車到醫(yī)療的每一個行業(yè)，有人甚至將AI對21世紀(jì)的重要意義與電之于20世紀(jì)相類比。

例如，洛克希德馬丁公司計劃利用其D-Wave量子計算機(jī)來測試因?yàn)檫^于復(fù)雜而無法在傳統(tǒng)計算機(jī)上運(yùn)行的自動駕駛軟件，Google也正在利用量子計算機(jī)來設(shè)計能夠?qū)④囕v與地標(biāo)區(qū)分開來的軟件。AI已經(jīng)可以創(chuàng)造AI了，因此其重要性也將與日俱增。

(二)分子建模

另一個例子是對分子相互作用的精準(zhǔn)建模，為化學(xué)反應(yīng)找到最優(yōu)配置。化學(xué)反應(yīng)是高度糾纏的量子疊加態(tài)。這樣的“量子化學(xué)”太過于復(fù)雜，現(xiàn)有的數(shù)字計算機(jī)只能對最簡單的分子進(jìn)行分析。但成熟的量子計算機(jī)即使對最復(fù)雜的過程進(jìn)行評估也毫不費(fèi)力。

Google已經(jīng)通過模擬氫分子的能量在這一領(lǐng)域取得了突破。這將會帶來更高效的產(chǎn)品，從太陽能電池到醫(yī)療用藥都是如此，尤其是化肥產(chǎn)品。化肥占全球能量消耗的的2%，更高效的化肥對全球能量和環(huán)境益處深遠(yuǎn)。

(三)加密

現(xiàn)今的網(wǎng)絡(luò)安全大多都取決于將大的數(shù)字分解成質(zhì)數(shù)的困難性。雖然現(xiàn)有的數(shù)字計算機(jī)可以通過搜索每一個可能的分解因子來達(dá)到目的，但所需的海量時間會讓“解碼”過程變得昂貴而不現(xiàn)實(shí)。

量子計算機(jī)在分解因子上的效率比數(shù)字計算機(jī)有了指數(shù)級的提高，這意味著傳統(tǒng)的安保方式將很快成為過去。盡管需要一定時間，對新的加密方式的研發(fā)正在進(jìn)行中：2015年8月，美國國家安全局開始引入一套可以抵御量子計算機(jī)的加密方法。2016年4月，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所展開了一項為期4-6年的公共評估過程。

利用量子糾纏這一單向特質(zhì)的量子加密方法也值得期待。城市范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在一些城市中得到了展示，中國科學(xué)家也宣布其成功從量子衛(wèi)星向地球上的三個不同基站發(fā)射了糾纏的光子。

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