量子计算

量子理论是研究能量和物质在量子层面现象的学科，而量子计算正是基于量子理论发展起来的。

将量子理论应用于计算领域，就产生了量子计算，它利用量子理论的原理来开发计算机技术。

量子计算本身是量子信息科学的一个子领域；它涵盖了量子密码学和量子通信等领域。

量子计算机的计算能力预计将远远超过算盘和现代超级计算机。

遵循物理定律，量子计算机将拥有巨大的计算能力，因为它能够同时处于多种状态，并同时执行所有可能的排列组合任务。

量子计算是当今计算机科学领域的一个重要发展趋势。量子计算的潜在应用领域无穷无尽。以下列举了一些量子计算的众多应用示例。

量子计算的应用

量子计算改善癌症治疗

如果能在早期阶段发现，某些类型的癌症是可以治愈的。治疗方法包括手术、化疗和放射疗法等多种方式。

放射疗法治疗癌症的一个关键因素是射线束优化。照射到患者体内的射线会杀死受影响区域的细胞。

通常，除了癌细胞之外，周围的一些健康细胞也会被破坏。

在过去十年中，人们已经开发出多种使用经典计算机的放射疗法方法。

然而，2015年，罗斯威尔帕克癌症研究所的研究人员提出了一种利用量子退火计算机优化射线束的新方法。

优化交通流量

交通拥堵是我们当今面临的主要问题之一。谷歌一直在尝试通过推荐替代路线和突出显示交通拥堵程度中等和较高的区域来解决这个问题。

然而，这并不能从根本上解决道路交通拥堵的问题。2017年，大众汽车尝试通过直接解决交通本身的问题来应对交通拥堵。

他们利用二次无约束二元优化（QUBO）技术以及量子退火计算机，在考虑所有可能的路线的基础上，为一定数量的车辆找到最佳路线。

到目前为止，他们已经在北京测试了大约10000辆出租车，以证明这种方法比传统计算机更快地优化交通。

投资组合优化

了解应该投资哪些资产以及应该出售哪些资产是一个巨大的挑战，目前的技术尚无法解决。

确保您的投资组合健康稳健，将决定您未来能够获得多少资本。

投资组合优化旨在选择最佳的投资组合，以平衡风险和预期收益。

这个问题对于传统计算机来说难以解决，但量子退火技术可以快速找到答案。

量子计算模拟分子

分子模拟有助于我们理解分子的结构以及它们彼此之间的相互作用。

尽管经典计算机能够模拟分子，但它们在处理复杂模拟方面存在局限性。

量子计算机能够克服这一局限性。迄今为止，量子计算机已经能够模拟诸如氢化铍 (BeH2) 之类的小分子。

虽然这看起来规模不大，但一台7量子比特芯片能够模拟这种分子这一事实意义重大，因为如果我们拥有更多量子比特，就能够模拟更大的分子。

量子计算机的处理能力随着量子比特数量的增加而增强。

让人工智能更像人类

人工智能是一门使机器能够模拟人类行为的科学。

研究人员一直在努力开发更像人类的人工智能。机器学习和神经网络是人工智能背后的基础技术。

神经网络使用基于矩阵的数据集进行计算，其中涉及矩阵代数。

量子计算本身的工作方式也经常使用矩阵来确定量子比特的状态。

因此，本质上，在神经网络上执行的任何计算过程都类似于对量子比特应用变换量子门（量子门是作用于少量量子比特的基本电路）。

这使得量子计算机非常适合实现人工智能。

天气预报

我们都曾遇到过这样的情况：天气预报说晴天，可我们一出门就下起了倾盆大雨。天气预报从来都不是百分之百准确的。

2017年，一位俄罗斯研究人员发表了一篇论文，提出量子计算机预测天气比传统计算机更准确的可能性。

我们目前的计算机在预测所有复杂的天气变化方面存在一定的局限性。准确预测天气的一个主要难题是需要处理大量数据。

借助动态量子聚类（DQC）方法，量子计算机有望加快数据处理速度，从而为我们提供更准确的天气预报。

定制广告

当我们想在线阅读文章时，却发现页面上到处都是广告，这确实令人恼火。而且，这些广告往往看起来与文章内容毫不相关。Recruit Communications 公司针对这个问题提出了解决方案——提高广告的相关性。

在他们的研究中，他们解释了企业如何利用量子退火技术向目标受众投放相关广告，从而提高点击率（CTR）。

结论

目前，量子计算领域仍处于非常早期的阶段，还有大量的研究工作需要进行。

目前的硬件和配套软件尚未发挥出全部潜力。可以肯定的是，量子计算将在更多领域找到应用。让我们拭目以待，看看它未来会给我们带来什么。