作者：Rich Quinnell，編輯，特殊項目，技術(shù)，EE Times

量子計算是那些在今天很容易被忽視的技術(shù)之一，因為它太“外在”而無需擔心。即使是最樂觀的估計，實際利用也需要十多年的時間。但這項技術(shù)涉及計算領(lǐng)域的顛覆性范式轉(zhuǎn)變，謹慎的開發(fā)人員現(xiàn)在應(yīng)該開始研究量子計算。?

對量子計算的討論往往集中在其大大超越傳統(tǒng)計算的潛力上。在這種情況下經(jīng)常提到的一個應(yīng)用是密碼學，特別是通過從受保護的消息流量中提取私有加密密鑰來破解數(shù)據(jù)安全性。這樣做的算法是已知的，但計算量如此之大，以至于破解一個 2048 位 RSA 加密密鑰（廣泛用于保護當今的互聯(lián)網(wǎng)流量）即使是最快的超級計算機也需要幾十年的時間。然而，最近的估計表明，一臺量子計算機可以在?八小時內(nèi)破解密碼。?

這種令人擔憂的前景——曾經(jīng)被認為在受保護信息的有用生命周期之外很長一段時間內(nèi)仍然安全的加密通信可能處于危險之中——首先讓人們對量子計算產(chǎn)生了如此多的興奮。但密碼破解并不是該技術(shù)有望帶來顛覆性突破的唯一應(yīng)用，這些其他機會進一步激發(fā)了人們的興趣。醫(yī)學、材料科學、分子生物學和金融應(yīng)用都在探索量子計算能為他們做些什么。而且興趣越來越大。?

2018 年，美國政府?通過了《國家量子倡議法案》，成立了國家量子協(xié)調(diào)辦公室，并提供 12 億美元資助未來五年的量子信息科學活動。歐盟還授權(quán)為量子總體規(guī)劃提供高達 10 億歐元的資金。中國正在大力投資，力求在量子技術(shù)方面超越美國。

量子計算機已經(jīng)投入使用，盡管目前過于簡單，無法超越傳統(tǒng)計算機（一個被稱為量子霸權(quán)的里程碑）。IBM 已將其?Q System One?計算機用于商業(yè)實驗和研究，并創(chuàng)建了一個合作伙伴網(wǎng)絡(luò)，例如?？松梨?移動公司，以推動新興行業(yè)的發(fā)展。?D-wave、?Rigetti和其他幾家公司也提供了功能強大的量子計算機。谷歌和英特爾都有?量子人工智能?研究工作，微軟已經(jīng)創(chuàng)建了自己? ?的軟件和硬件供應(yīng)商量子網(wǎng)絡(luò)來推進這項技術(shù)。

因此，這項技術(shù)還處于早期階段，而且要從研究領(lǐng)域進入實際應(yīng)用還有很多年。然而，對于行業(yè)來說，今天開始探索使用這項技術(shù)仍然很重要。盡早開始是必要的，因為量子計算不僅僅是更快的計算，它在解決問題的方式上與傳統(tǒng)計算有很大不同。開發(fā)人員將需要時間來熟悉新方法，以便他們準備好在準備好后立即使用量子計算。?

傳統(tǒng)計算在進行計算時通過遵循稱為算法的一系列步驟來實現(xiàn)其結(jié)果。例如，如果要尋找優(yōu)化或滿足某些復(fù)雜功能的值，傳統(tǒng)計算機必須通過算法依次探索所有可能的選擇。然而，量子計算機本質(zhì)上是通過糾纏和疊加的量子力學特性同時考慮所有可能的答案。??

為了利用量子計算機，程序員指定了一系列量子門，這些門建立了定義要解決的問題的條件。這種量子門設(shè)置利用量子計算機位（稱為量子位或有時稱為 qbits）的概率和波干擾性質(zhì)來改變輸入向量，以便輸出向量代表問題的可能答案。單次運行并不能確定其結(jié)果，但是，它只是具有很高的正確概率。通過進行許多這樣的試驗，量子計算機可以將這種概率提高到幾乎可以確定的程度。即使它需要多次運行才能產(chǎn)生準確的結(jié)果，但如果量子計算機有足夠的 qbits 在運行，總計算時間可以大大少于算法方法。?

這種方法與傳統(tǒng)計算如此不同，以至于當前的計算機和編程專業(yè)知識基本上不適用于量子計算。開發(fā)人員必須從頭開始學習量子計算。那么，現(xiàn)在是開始建立量子計算專業(yè)知識的時候了。

Aspencore Network 創(chuàng)建了這個量子計算特別項目來幫助您搶占先機。在《量子計算基礎(chǔ)—教程》?中，我們深入了解了量子計算機的工作原理，以及您可以在哪里獲得一些使用它們的經(jīng)驗。?量子計算的下一步是什么？?提供了對當前技術(shù)發(fā)展趨勢的一瞥。量子計算機中的電源管理著眼于為這些奇異設(shè)備供電所固有的問題。最后，我們問我們是否需要在我們的辦公桌上安裝一臺“超級計算機”，以探索采用該技術(shù)的商業(yè)原因。?

審核編輯 黃昊宇