量子计算：它是什么以及它如何在实践中使用

[cap_it letter='N']由于计算机晶体管（计算机的开关和存储组件）已尽可能小，因此我们正在竞相研究如何创建下一个计算机解决方案来解决当今的棘手问题，即当今的计算机在合理的时间内无法解决的问题。

许多人相信答案可以在量子计算机中找到。虽然已经创建了量子计算机，但它们尚未稳定或商业上可行。

量子计算解决不同的问题

量子计算机不会取代个人计算机，因为它们是为了解决与传统计算机不同且更复杂的问题而创建的。您不会使用量子计算机来撰写博客或访问互联网来阅读当今的头条新闻。

然而，有些问题需要比我们目前拥有的更高的处理能力来解决。为了找到比当今晶体管更小的计算能力的解决方案，需要进入原子和亚原子级别。

量子计算是如何工作的？

经典计算机使用可以存在于两种状态的位。它们使用零和一来表示这些状态，可以将其视为开关。经典计算机通常仅限于一次做一件事。量子计算机使用称为量子位的量子位。

在量子领域，原子和亚原子粒子以意想不到的方式起作用——量子位可以同时存在于两个地方，并且可以在时间上向前或向后移动。如果你想象一个球体，比特将位于球体的两极两端，而量子比特可以存在于球体的任何一点。

由于所有这些可能性，量子计算机可以比传统计算机更快地评估和解决问题（一百万倍或更多）。

是什么阻碍了量子计算机的全面采用？

既然量子计算机听起来有着令人难以置信的潜力，那么为什么它们今天没有在商业中广泛使用呢？虽然谷歌或 IBM 等计算创新者确实在开发量子计算机方面取得了成功，但量子计算机仍然非常脆弱。

任何一种振动都可以冲击原子并破坏量子态和同时处于多种状态的叠加。

它们还需要保持非常寒冷以保持稳定性。计算机工程师仍在研究构建它们的最佳方法。此外，虽然支持量子计算的硬件已经基本具备，但量子软件还需要开发。

量子计算如何应用于实践？

我们目前创造了超过2.5 艾字节每天都会产生大量数据，而且这个数量只会增加。

随着需要处理的数据增加，我们对量子计算提供的计算能力的需求也会增加。以下是量子计算机可以或将在实践中使用的几种方式：

快速解决棘手、复杂的问题

谷歌声称他们有速度快一亿倍的量子计算机比我们今天拥有的任何系统都要多。借助这种能力，我们能够更好地处理我们创建的大量数据，并非常有效地解决极其复杂的问题。目前计算机不可能或难以处理的事情，量子计算机可以在几秒钟内处理。这种类型的快速处理在几乎每个行业都有巨大的应用。

分析海量数据集以发现模式

我们的数据集越大，传统计算机发现模式和异常从而获得业务见解的难度就越大，也就越耗时。经典计算机必须以线性方式处理信息，而量子计算机具有同时查看多个事物的能力。

加密数据

虽然您读到的有关量子计算和数据加密的大多数头条新闻都警告说，量子计算机将能够破解我们当前的数据加密方法，但另一方面，它们也能够创建更安全的替代品。当量子计算机被广泛采用时，虽然我们处理数据安全的方式面临威胁并需要改变，但也存在巨大的机遇。

优化问题和机器学习

量子计算机将能够识别解决问题的最佳方法，无论是找出最快的输送路线还是针对个人的特定医疗保健需求和基因组成的最佳治疗方法。量子计算机在改进机器学习方面也有巨大潜力。

与任何新技术前沿一样，随着量子计算的成熟，将会出现许多新的应用和影响，需要深思熟虑，但有一件事是肯定的——它将改变我们的世界。