對於許多人來說，量子計算似乎與核聚變有相似之處，一種具有巨大潛力的技術，但盡管進行了數十年耗資巨大的研究，但仍沒有可證明的好處。

然而，除了炒作和理論之外，制造商將有很多現實生活中切實可行的機會來更快、更便宜地解決關鍵的商業挑战，重要的是要意識到量子計算給某些加密方案帶來的威脅。

1.爲什么我們需要量子計算？

盡管計算能力的大幅提升定義了我們的現代世界，但仍有一些任務是經典計算機無法很好地處理的。例如，开發室溫超導體將有助於解決世界能源問題，但研究受到阻礙，部分原因是經典計算機，無法模擬具有許多糾纏粒子的量子系統。

醫學研究也受到影響，因爲傳統的計算機不能准確地模擬大分子。優化和機器學習算法有時會受到計算資源約束的限制。人們相信，量子計算機將在未來解決其中一些難題，因爲它們的計算範式根本不同。

2.量子計算將如何影響我的行業？

當今的嘈雜中尺度量子(NISQ)設備最多只有幾百個量子位，而且這些設備非常容易出錯。在當前的NISQ時代，變分量子算法（VQA），其中量子計算機由經典計算機“訓練”，可能會用於廣泛的功能：

優化：解決廣泛的現實問題，例如尋找電信網絡的最佳配置、最後一英裏交付的最佳車輛路线、優化供應鏈和工廠流程。

機器學習：特別是用於異常檢測以發現制造故障。

計算流體動力學：計算車輛周圍的流體流動，使其更具空氣動力學性能。

現代研究的“聖杯”是建造一台大型、通用、糾錯的量子計算機，原則上它可以運行任何量子算法，具有許多積極的社會影響，包括通過發現太陽能電池、電池甚至室溫超導體的新材料徹底改變氣候變化的挑战。

3、短期內哪些行業受益最大？

具有復雜供應鏈的多個行業將受益於比傳統方式更好的優化能力，這些可能是第一個商業用例，具有快速和顯着的回報。例如，量子計算機正被用於开發下一代電池，航空航天業將受益於量子流體動力學模擬實現的數字孿生。

4.量子如何轉化爲經濟機會？

許多企業將受益於改進的量子化學、流體動力學、機器學習和優化。這些企業不僅需要購买量子計算機或量子計算機的雲訪問權限，還需要購买完整的產品。他們可能需要購买咨詢服務，以了解哪些問題適合量子計算、量子軟件和使用量子算法的權利。

量子計算機制造商本身需要採購必要的供應鏈組件，例如稀釋制冷機、激光器、半導體納米結構設計和制造以及微波發生器，並依賴於科學研究。所有這些交易都提供了經濟機會並構建了量子生態系統。

5.什么是量子計算機？

量子計算機依賴於僅在小尺度上相關的量子效應，而我們在日常生活中看不到這種效應。例如，普通的煮蛋計時器一开始是滿的，然後隨着沙子的排出而逐漸變空。在原子尺度上的量子等價物是完全不同的。輻射脈衝會使原子在激發態和基態之間轉換，就像雞蛋計時器一樣。

因爲在量子力學中，能量以塊狀或“量子”形式出現，在適當長度的脈衝之後，原子處於激發態或基態的概率相同。脈衝使原子處於“量子疊加”狀態，原子同時處於激發態和基態。原子可以被認爲是一個“量子位”，相當於經典計算位。

6.量子計算與普通計算有何不同？

在普通或“經典”計算中使用的位，永遠只處於兩種二進制狀態之一，即0或1。由於疊加，一個量子位可以容納更多的信息。在量子計算機中，對疊加的多個量子比特進行並行處理，可以在某些計算問題上比經典計算機提供巨大的優勢。

7.什么是量子至上論？爲什么它很重要？

當具有53個量子位的超導量子設備執行經典計算機無法執行的計算時，谷歌聲稱擁有量子至上論。由於其政治含義，“至上”一詞的使用現在普遍被認爲是不恰當的。該計算沒有商業價值，而且錯誤率很高，盡管如此，這一重要的演示暗示了未來的量子商業優勢，即在某些應用中使用量子計算將更便宜或更方便。

8.量子計算機距離商業化或者真正能夠產生影響還有多遠？

大多數專家認爲，量子計算機距離某些應用的商業可行性還需要三到八年的時間，而通用、容錯的計算機至少還需要十年的時間。有人會說量子計算機已經產生了影響，至少有一家大企業還沒有完全實施量子優化程序，但發現每天運行該算法，有助於通過維護企業獲得配置設備路由的最佳方式的寶貴見解。

9.在不久的將來，誰將能夠使用量子計算能力？

目前任何人都可以訪問量子計算機。例如，使用Qiskit，可以使用幾行Python代碼對量子電路進行編程，並將其提交到小型IBM設備上。AmazonBraket和MicrosoftAzure等大型雲計算供應商爲量子硬件供應商提供雲訪問權限，而D-Wave等制造商則出售其設備的訪問權限。DigitalCatapult將在今年晚些時候運行一項量子技術訪問計劃。

10.英國在量子計算機行業的競爭中處於怎樣的地位？

英國在資助量子研究方面起步較早，自2014年以來總投資超過10億英鎊，並於2023年3月宣布了新的十年國家量子战略，承諾從2020年起的十年內投入25億英鎊在英國發展量子技術。2024年。國家量子計算中心(NQCC)報告稱，英國在量子項目交付方面排名全球第四，在量子技術商業化方面排名全球第二。

11.量子是否存在像我們在人工智能中看到的那樣潛在的負面後果？

肖爾在1994年提出的量子分解算法震驚了研究界，它提出了一個令人印象深刻的“量子加速”，可能會破壞RSA加密。盡管運行完整算法所需的大型、通用、容錯設備可能還需要幾十年的時間，但有跡象表明，這種算法的變體可能會更快地破解RSA加密。

像現代汽車這樣的物聯網(IoT)設備的綜合开發和使用壽命可能非常長，如果將RSA加密算法硬連接到芯片中，那么當量子計算機到來時，這些設備可能仍然在現場，可以破解加密。

12.我們如何預防/減輕可能的負面後果？

任何依賴RSA或類似方案來保護商業機密的行業，都應該意識到“先存儲，後破解”攻擊的風險。有充分理由制定一種在軟件和硬件中實施量子安全加密的策略。與任何新技術一樣，量子計算的全面影響需要幾十年的時間才能顯現出來。從長遠來看，量子計算將深刻塑造我們的未來，其影響將與飛行或硅芯片的發明一樣巨大。

很可能在接下來的十年中，我們將开始看到量子計算機執行在傳統計算機上根本不可行的計算。

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標題：關於量子計算你需要了解的12件事

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