量子技术改变世界的四种方式

美国计算机巨头IBM近日宣布，研发出一款量子计算机“鹰”，可运行127个量子比特，是迄今为止世界上最大的超导量子计算机。中国科学技术大学此前已经推出了62台带有可编程超导量子比特的量子计算机原型。世界各国政府和组织不断增加对量子研发的投资。

量子计算机最基本的信息单位是量子比特。与电子计算机的基本信息单位比特只能为0或1不同，量子比特可以同时为0和1，因此量子计算机具有更强的性能，增加量子比特的数量可以成倍地提高其性能，这也是量子计算机“吸引无数英雄夺冠”的重要原因之一。

西班牙著名物理学家胡安伊格纳西奥西拉克指出，量子计算机领域的进步为金融和医学领域的创新提供了一片充满可能性的蓝海。美国双周《福布斯》网站列举了量子计算机改变世界的四种方式。

推动新药新材料的研发。

凭借其极高的处理能力，量子计算机将能够通过量子模拟同时研究多种分子、蛋白质和化学物质，这是目前——标准计算机无法实现的，从而使科学家能够比现在更快、更高效地开发新药。

例如，瑞士制药公司罗氏希望利用量子模拟加速药物和疫苗的开发，以应对新冠肺炎、流感和癌症等疾病，甚至有可能治愈阿尔茨海默氏病。此外，量子模拟还可以替代实验室实验，降低研究成本，甚至最大限度地减少对人和动物实验的需求。

此外，2021年初，德国制药公司勃林格殷格翰宣布将与谷歌量子人工智能合作，共同研究并实现量子计算在药物研发中的应用，尤其是在分子动力学模拟方面。

据西班牙网站《世界报》 11月16日报道，ignacio Cirac表示，量子计算机可以用来开发今天看来不可能的化合物，比如低能量密度的肥料。IBM等公司正在利用量子计算机塑造新分子，以“模拟大自然将土壤中的氮转化为富含硝酸盐的肥料的能力，从而减少肥料对环境的影响”；谷歌正在与大众集团信息技术部合作，利用量子计算机帮助后者开发新材料，尤其是电动汽车用高性能电池。

在金融领域“施展才华”

量子计算机可以给金融行业带来巨大的潜在利益，从更深层次的分析到更快的交易等等。事实上，许多主要金融机构正在尽最大努力利用量子计算来促进贸易、交易和数据传输的速度。

例如，IBM和摩根大通等银行一直在尝试量子技术，希望优化交易策略、投资组合、更好的资产定价和风险分析。此外，去年，西班牙金融量子计算技术开发商Versace Computing宣布与美国量子计算初创公司IonQ建立合作伙伴关系，这将使金融服务机构使用IonQ量子云平台进行风险估值、投资组合优化、资产管理、欺诈检测模拟等，比以往更加精准快捷。

量子计算机在金融领域的另一个潜在应用是金融建模。对于全球的金融机构来说，更好的金融建模意味着更低的处理成本和更快的交易速度，这是一个双赢的局面。

应对燃气变化的“援手”

越来越多的专家将注意力转向使用量子计算机来解决我们时代最大的挑战之一：气候变化。

首先，量子计算机的整体能耗将低于传统计算机。例如，D-Wave的2000Q量子计算机的能耗比世界上最强大的计算系统之一IBM的Summit超级计算机低四个数量级。同样，美国橡树岭国家实验室的科学家计算出，量子计算机可以减少100多万千瓦时的能耗。

此外，专家预测，量子模拟还将帮助各国实现联合国的可持续发展目标。

例如，量子计算机可以加速新的二氧化碳催化剂的发现，确保二氧化碳更有效的循环，同时产生有用的气体，如氢气和一氧化碳。同时，量子模拟也有助于创造更高效的电池、更好的太阳能电池或风力涡轮机材料，甚至更具吸收性的碳捕获技术催化剂。在农业方面，量子模拟可以显著降低占全球能源消耗2%的肥料功耗。

应该注意量子安全。

杂志网站在报道中指出，量子计算机虽然会给人类带来巨大的利益，但也可能带来风险。

比如在信息安全领域，量子计算机将能够突破目前人们广泛依赖的公钥加密来保护信息，这意味着无论现在的数据有多安全，未来都可能容易受到量子计算机的攻击。对于任何需要保护敏感信息的组织来说，这都是一场灾难。

虽然各国政府和企业在量子计算机上投入了大量的资金，但在量子安全上的投入却很少，这对我们进入量子时代非常重要。幸运的是，国家标准和技术研究所(NIST)目前正在对后量子密码术进行标准化。据NIST介绍，新标准将于今年年底公布。

尽管量子计算机为我们的未来描绘了一幅美丽的蓝图，但伊格纳西奥西拉克(ignacio Cirac)明确表示，我们必须放弃量子计算机可以在不远的将来投入实际应用的想法。他说：“我们确实研发了第一批样机，但规模还很小，功能也不强大，只是第一步。”