有關量子技術的5個含義

科學界的共識是，第一個功能齊全的量子計算機將在大約十年內完成，這一事件如此重要，大多數人至少對量子力學的一些基本概念比較熟悉，他們把這個領域看成是一般的怪，即使是最老練的量子物理學家也會感到困惑。人們穿越牆壁、時間旅行和普遍的不確定感，這些都可能將我們對真相和現實的最根深蒂固的看法一筆勾銷。標準測量變得毫無意義。這裡是量子技術的5個不可思議的含義。

1、金融市場

量子技術

在相互關聯的金融世界中，速度是至關重要的。令人驚訝的是，金融行業面臨的大量問題，其中許多問題源於計算速度的不足仍然無法解決。即使是使用0和1的功能最強大的常規計算機，也無法粗略預測未來的金融和經濟事件，也無法解決在瞬息萬變和不斷變化的市場中與期權定價有關的高度複雜的問題。

例如，許多股票期權需要依賴於路徑的複雜衍生品，這意味著期權的派息最終取決於標的資產價格的路徑。對於今天的機器來說，試圖為一個選項繪製和預期每一個可能的路徑都是過於繁重的任務。然而，考慮到量子計算機的速度和敏捷性，理論上說，在市場發生任何有意義的轉變之前，量子計算機將能夠識別出定價錯誤的股票期權，並利用該期權為其所有者謀取利益。

當然，這種力量會對市場造成嚴重破壞，並嚴重偏袒擁有和操作超級計算機的少數公司。

2、描繪人類思維

描繪人類思維

儘管過去幾十年來在神經科學和認知領域取得了驚人的進展，科學家們對大腦的工作原理仍然知之甚少。然而，我們知道的一件事是，人腦是已知宇宙中最複雜的實體之一，要真正理解它所能提供的一切，需要一種新的計算能力。

人腦大約由860億組成神經元，通過快速充電來傳遞少量信息的細胞。雖然人類大腦的電性基礎已經有了相當的了解，但大腦仍然是一個謎。哥倫比亞大學的神經生物學家拉斐爾·尤斯特教授說：「我們面臨的挑戰是，如何從連接在這個器官內部的細胞的物質基礎走向我們的精神世界、我們的思想、我們的記憶和我們的感受。」

在試圖理解大腦的過程中，神經科學家非常依賴計算機的類比，因為大腦將感覺數據和輸入轉化為相對可預測的輸出。還有什麼方法能比使用計算機更好地了解計算機的工作方式呢？

對於博士來說，他是一個繪製老鼠大腦切片的神經科學家。想像一下整個大腦的運轉情況我們大約需要一到兩年的時間。用我們今天擁有的現有技術來繪製整個人腦的想法是完全不可能的，沒有量子計算的能力。

3、探索遙遠的行星

探索遙遠的行星

量子計算在太空探索方面將是非常有用的，這一點不足為奇，因為太空探索通常需要分析大量的數據集。工程師們計劃使用量子計算來解決涉及數十億數據的高度複雜的優化問題，而將量子處理器冷卻到20毫戈文。

例如，科學家將能夠利用量子波的微小波動來探測微小的、遙遠的熱差，這些熱差是由其他看不見的開始發出的，甚至可能是黑洞發出的。已經在使用量子計算的一般原理來開發更安全、更有效的太空旅行方法，尤其是在將機器人送上太空的時候。傾向於提前10年對機器人任務進行規劃，他們的目標是利用量子優化來對任務期間將發生的情況進行超精確的預測，以便預測每一個可能的結果，然後為每一個結果制定應急計劃。

對機器人任務進行更仔細、更精確的規劃，也會提高電池的使用效率，而這是機器人空間任務的主要限制因素之一。

4、遺傳學

人類基因組計劃在2003年完成，開創了醫學的新紀元。由於對人類基因組有了全面的了解，我們可以根據個人的具體需要，對複雜的治療方法進行調整。

儘管我們對複雜的人類DNA所知甚多，但我們對蛋白質DNA密碼卻仍然知之甚少。

進入量子計算，從理論上講，這將使我們能夠映射蛋白質，就像我們映射基因一樣。事實上，量子計算還將使我們能夠在原子水平上模擬複雜的分子相互作用，這在開創新的醫學研究和藥物方面將是無價的。我們將能夠模擬超過20000個蛋白質，並以非常精確的方式模擬它們與大量不同的藥物，甚至是尚未發明的藥物的相互作用。對這些相互作用的分析，同樣得到了量子計算和高級優化算法的幫助，將可能引導我們找到治療當前不治之症的新方法。

量子計算的速度也將有助於量子點的使用和分析，微小的半導體納米晶體僅有幾納米長，目前正被應用於癌症檢測和治療的前沿領域。

5、材料科學與工程

材料科學與工程

不用說，量子計算對材料科學和工程領域有著巨大的影響，因為量子計算的能力最適合於原子級的新發現。

量子計算的力量將允許利用越來越複雜的模型來繪製分子組裝和結晶形成新材料的方式。這些發現導致了新材料的產生，隨後將產生新的結構，對能源、汙染控制和藥品領域產生影響。工程師建造水壩或飛機時，首先用計算機設計結構。在分子或原子的尺寸範圍內這是極其困難的，它們經常以非直觀的方式組合。南安普敦大學的化學建模教授解釋道，從無到有地進行原子尺度的設計是困難的，新材料的發現失敗率很高。當化學家和物理學家試圖發現新的材料時，我們常常感覺像沒有可靠地圖的探險家。

量子計算將提供一個更加可靠的地圖，讓科學家能夠以難以置信的精度模擬和分析原子的相互作用，進而創造出全新和更有效的材料，而不需要嘗試錯誤，而這些嘗試必然會帶來更大規模的新材料的製造。這意味著我們將能夠發現和創造更好的超導體，更強大的磁鐵，更好的能源，以及更多的東西。