|  量子计算机的应用

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      人工智能是一门计算机技术,主要让计算机去去替代人来完成部分工作。现如今主流的技术主要是指使用深度学习等算法,来实现替代人工,完成大量简单重复性劳动。然人工智能的概念提出已有将近60年了。但之前的发展速度一直偏慢。主要原因是无论方法如何进步,实际使用效果依旧强差人意。所以当前人工智能的瓶颈之一可以归纳为:数据庞大,算力有限。

      信息处理对改进人工智能机器学习至关重要,而量子计算机在完成这项任务上堪称完美。量子计算机可以分析大量数据,为人工智能机器提供提高性能所需的反馈。

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      目前人工智能的研究进程为传统计算机的算法所限制,量子计算机能够比传统计算机更有效地分析数据以提供反馈,因而缩短人工智能机器的学习曲线。就像人类一样,由量子计算机提供洞察力的人工智能机器可以从经验和自我纠错中进行学习。量子计算机将帮助人工智能扩展到更多的行业,人工智能的突破为各个产业带来翻天覆地的变化,更快的让技术变得更加直观。

      很多商业领域已经采用人工智能,尤其是在Google、百度这样的公司,在他们的搜索、推荐、广告等领域都已使用了类似机器学习的技术,社交媒体营销,互联网广告,这都是几十亿几百亿的规模。在股票领域中,很多新的创业公司重点在智能投顾,或者辅助交易,股票本身就是个数字,股票如何组合能够降低风险带来利润。

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      目前应用最为广泛的是在人脸识别领域。人脸识别引入人工智能技术后,识别率大幅提升,其中核心的突破是在算法层面。人脸识别中,人工智能能做到97%的识别正确率,超过了人类95%的识别率,这意味着大规模商业应用具备了价值的基础,尤其是安防领域、金融领域等,机器做的比人更好,就可以大规模使用机器来提高效果。我们认为,人工智能最先涉及的领域包括但不限于:安防、金融、教育、医疗、汽车等。

      这一应用将掀起新一轮的科技革命,运算速度的大幅度上升使基因检索、人工智能、探索宇宙都成为可能,新一代的智能系统也即将开启。


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      量子技术在生物科技领域的应用也是如火如荼。通过量子计算机模拟得到分子相互作用以及化学反应的原理,从而在发现新材料,研制新型药物。

      量子计算可以极大地扩展人们对分子结构和特性进行模拟的能力,也包括化学、药物和激素如何与人体相互作用。通过大规模的分析和机器学习,它们可以帮助人们阐明基因的表达,以及具体的突变如何产生于临床意义上量子计算技术还可以对基因进行排序和分析。

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      化学家们在研发有效药物的过程中,通过评估分子、蛋白质和化学物质之间的相互作用,来检查药物是否会改善某些问题或治愈疾病。

      传统的分析方法是采用人工排列组合的方式,这样不但耗费人力,而且还增加了时间、阻滞了药物的研发进程。因此,量子计算机的快速数据处理能力在这里便能够发挥其作用,可以全方位多通道同时展开检测多种分子、蛋白质和化学物质。由此,让化学家可以更快地确定可行的药物选择。

      采用了量子计算技术的新型应用将比现有的方法更为快捷,因此在未来还能够促进个性化药物的发展,推动生物科技研发的进程。

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      量子计算能提供我们解决那些超越传统计算机功能的复杂问题的能力。对于某些特定的计算任务而言,量子计算机的潜在计算速度比常规超级计算机要快得多。

      如今,我们正在走向一个全新的物理学领域,量子计算机在处理问题时是一次性的针对整体,而不是像传统计算机一样一点一点的排除问题。比如量子程序中的Deutsch-Jozsa算法,传统的算法需要的计算量与比特数成指数相关,而量子算法则只需要一次计算即可完成。我们的超导芯片与半导体芯片,均可实现两个比特的Deutsch-Jozsa算法演示。

      实现全量子计算机的时代还处在“革命尚未成功,同志仍需努力”的状况下,但这类计算机将使包括飞机设计,数据搜索,城市管理和医疗诊断在内的诸多方面获益匪浅。目前,科学家们的新目标是将量子技术应用在航天通信与计算领域。近日谷歌与美国国家航空和宇宙航行局(NASA)宣布,经过试验发现应用量子技术研发的量子计算机速度是传统计算机的一亿倍。

      目前,英国在实现量子计算这一目标的硬件和软件方面均处于世界领先地位。全球众多科研机构都在积极地从事量子算法的开发以及量子编程等领域的研究。一家加拿大公司D-Wave已经开发出了两种类型的量子模拟器,尽管这些模拟器还没有显示出量子加速的迹象,但是其中的一些硬件已经被一些大公司和一个美国国家研究所“抢购”。谷歌、IBM和英特尔也纷纷推出了打造量子模拟器和全尺寸量子计算机的计划,这些量子计算机的量子位均基于超导体。

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      利用量子新算法,避免不可控制的蛮力计算,使得机器学习更加的高效准确。因此,“神速”也是量子信息技术的另一大优势。

      量子计算机公司D-Wave系统公司的联合创始人 Eric Ladizinsky 在WIRED 2014年会议上发表演讲时,最好的解释了普通计算机和量子计算机之间的差异。他说,想像这样一个情境:你有5分钟的时间在美国国会图书馆的5千万本图书中找到在某一页写有X的一本书。在这种情况下,你就是一台普通的电脑,你永远都无法找到X。但是,如果有5千万个平行现实,每一个现实中的你可以阅读一本不同的书,就能找到X,这就像是量子计算机。量子计算机将你变成5千万个版本的你自己,使工作完成得更快速、更轻松。

      传统的算法基础是0或1,而量子单元,不仅含有0或1,还有0和1共存的状态,所有单元可同时完成逻辑运算,同时完成多重任务。量子的这一特性,注定了量子信息技术数据搜索的速度将比现有的算法速度大大提高。

      显而易见,量子特性在信息领域中有着独特功用,在提高运算速度、确保信息安全、增大信息容量等方面,将突破现有信息系统的极限。新的量子算法可以从根本上杜绝窃密,确保信息安全,并能够极大提高信息处理速度。量子算法的大规模推广应用后,“量子互联网”将顺理成章取代现如今的互联网。

      总之,利用量子理论来变革信息技术,有望实现对信息处理能力的革命性突破,量子计算机不只存在于科幻小说中,而是越来越接近现实世界。量子科技在推动人类社会文明进步方面将发挥颠覆性作用,要进一步创新技术和变革理念,以更好地操控多粒子纠缠,进而推动量子计算产业的发展壮大。

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      城市交通管制无论是在空中还是在地面上,量子计算的应用都有助于简化交通控制。它们将使用新的算法快速的计算最优路线,从而实现高效的调度,减少交通拥堵。

      因此,量子计算的应用也必将催生城市供应链的优化,在全球成体系的系统中找到实现超高效物流和供应链的最优路线,带动国家空中交通管制、促进汽车客运物流等方面更为便捷和高效。比如在购物节期间快递包裹运输业务的优化,避免业务扎堆杂乱。

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