神秘的未來計算將用在何處——探秘量子計算的應用前景

作為面向未來的新型計算方式，量子計算近年來正吸引著越來越多的關注，併入選了世界經濟論壇（夏季達沃斯）發布的2017年度全球十大新興技術。

現階段，量子計算仍處於發展的萌芽期，大量前沿科學技術還處在理論研究階段，許多技術障礙仍有待突破，距離通用化使用還具有較大距離，但在一些特定的應用領域上，具有極大的應用前景。

在信息安全領域，量子計算機與Shor演算法的結合，將對傳統的加密方法，帶來變革式的衝擊與影響。傳統的公開密鑰，大多以對大數進行因數分解為基礎，破解密鑰對經典的電子計算機來說是非常困難的計算問題，需要花費龐大的計算資源與時間，代價極高，只要密鑰位數足夠長，則加密信息實際上是不可被破解的。而利用Shor演算法，量子計算機在理論上能夠把因數分解的時間複雜度極大降低，使得破解密碼的時間極大縮短，花費代價極大降低，可以用來破解已被廣泛使用的公開密鑰加密方法。一旦擁有足夠計算能力的量子計算機研製成功，進入使用階段，則公開密鑰的加密方式將變得不堪一擊。

在人工智慧領域，量子計算可與神經網路理論相結合，用於深度學習，進行概率的計算與圖像的處理等工作，量子神經網路作為一種人工智慧的技術理論，也受到了長期的關注與研究。谷歌正在使用量子計算機來設計可以區分汽車和地標的軟體，未來將為其自動駕駛技術的研發提供支持。人工智慧的發展，需要大量的計算與數據處理能力，而這也正是量子計算的優勢與強項。隨著人工智慧的快速發展以及在各個領域的深度滲透，量子計算有望實現更廣泛的應用與更深入的發展。

在科研領域，利用量子計算進行量子模擬，可對量子化學(分子動力學模擬)、超導物理(通過計算尋找室溫超導體)、量子場論(模擬量子多體問題)等前沿領域的科學研究帶來切實幫助。例如，對於鐵氧還蛋白在光合作用中的新陳代謝反應進行分子動力學模擬，在經典計算機上是難以實現的，而在量子計算機上，理論上已可以在1小時內完成模擬計算；谷歌已經用量子計算機製作了第一個完全可擴展的氫分子的量子模擬，可以快速而準確的模擬出氫分子的量子態結構以及能量；因斯布魯克大學和量子光學與量子信息研究所也已使用可編程量子系統進行了粒子物理學的模擬試驗，取得較好效果。量子計算可將原本複雜難解的模擬試驗與計算變得簡單可行，對於科學理論研究具有巨大推動作用，將大力推動人類的科學發展。

此外，憑藉其固有的隨機性與波動性，量子計算還有望在天氣預報、金融建模等領域發揮作用。而未來，隨著量子計算技術的發展與成熟，量子計算有望在更多的領域展開應用，全面影響我們的生活。

點擊展開全文

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！