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【51CTO.com快譯】引言：本文將向你介紹量子計(jì)算的基本概念，它和云計(jì)算之間的關(guān)系，以及涉及到的應(yīng)用領(lǐng)域。

不知您是否注意到了，如今各種新的技術(shù)創(chuàng)新正在以各種徹底的方式改變著各行各業(yè)。諸如量子計(jì)算這樣的發(fā)明就能夠給醫(yī)藥健康、網(wǎng)絡(luò)安全、乃至金融科技（FinTech）帶來各種革命性的進(jìn)步。其實(shí)，量子學(xué)理論本身的原理，及其所涉及到的分支知識都是非常廣闊的。而當(dāng)專家們將它與計(jì)算技術(shù)相結(jié)合，構(gòu)建出一個(gè)更為龐大的技術(shù)框架時(shí)，就能夠被用來解決現(xiàn)實(shí)世界中諸如：氣候、交通、安全等方面的復(fù)雜問題。

下面讓我們從基礎(chǔ)的概念出發(fā)，抽絲剝繭地來討論與之相關(guān)的先進(jìn)技術(shù)，以及它們是如何被應(yīng)用到FinTech和AI等領(lǐng)域的。

究竟什么是量子計(jì)算？

量子計(jì)算研究和聚焦的是：如何運(yùn)用那些由超邏輯（counterintuitive logic）的量子物理定義所創(chuàng)造出的可擴(kuò)展的超速系統(tǒng)，來取代如今傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)。這項(xiàng)技術(shù)背后的基本思想是：面對當(dāng)前傳統(tǒng)系統(tǒng)所遇到的各種困境，在原子和亞原子的層面上解決各種實(shí)時(shí)（real-time）的問題，并提供技術(shù)解決方案。

未來的計(jì)算機(jī)將受益于一種所謂“量子比特（qubit）”的高級信息范式，并采取一種被稱為“疊加（superposition）”的第三狀態(tài)，來存儲(chǔ)和處理各種數(shù)據(jù)。這樣的條件就允許創(chuàng)建者通過改變它們的方向，來同時(shí)分析0或1，進(jìn)而一次性表示出四種情況（量子位），而不是像傳統(tǒng)半導(dǎo)體中只能記錄的0與1。可見，這種過程不但增加了存儲(chǔ)的信息量，還能夠以一種比常規(guī)系統(tǒng)更節(jié)能、更高效的計(jì)算能力，智能地處理大數(shù)量級的信息。

量子計(jì)算和云計(jì)算的關(guān)系

基于云的量子解決方案及其服務(wù)，正在成為數(shù)字化云計(jì)算產(chǎn)業(yè)的潛在顛覆者。諸如Rigetti（請?jiān)斠奾ttps://www.rigetti.com/）之類的公司，正在通過將經(jīng)典的計(jì)算架構(gòu)整合到混合量子比特處理器的方式，來實(shí)現(xiàn)在云端執(zhí)行各種量子算法。去年，IBM開發(fā)出了50量子比特（50-qubit）的處理器。它不但能夠改進(jìn)錯(cuò)誤校驗(yàn)碼（error correction code，ECC），而且還使量子計(jì)算能夠被最終用戶通過云端免費(fèi)地訪問到。

將現(xiàn)有的云服務(wù)融合到量子計(jì)算機(jī)所特有的分層式存儲(chǔ)架構(gòu)中，能夠創(chuàng)建出一種高性能、可擴(kuò)展的組合模式。該模式在改善日常工作流程的同時(shí)，還能提高離線系統(tǒng)的運(yùn)算能力。

量子計(jì)算的三大應(yīng)用

1.線上或網(wǎng)絡(luò)安全

相對于各類物理安全問題，那些網(wǎng)絡(luò)安全問題無疑更加危險(xiǎn)、也面臨著更多的威脅。網(wǎng)絡(luò)中潛藏的各種風(fēng)險(xiǎn)對于用戶來說更難以被評估到、也更不具備可視性。傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為：如果我們在系統(tǒng)中使用的新技術(shù)越多，引入的風(fēng)險(xiǎn)和破壞力也就越強(qiáng)。當(dāng)然，作為突破性技術(shù)的“量子計(jì)算”也不例外。

目前，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)依靠的是：對于大整數(shù)的因式分解難度和對有限域上的離散指數(shù)的計(jì)算，這兩個(gè)數(shù)學(xué)難題作為理論基礎(chǔ)。普通破解工具所需要花費(fèi)時(shí)間，被認(rèn)為一種指數(shù)級的時(shí)間，即：隨著公鑰長度的增長，花費(fèi)的時(shí)間也隨之以指數(shù)級增長。因此，只要破解所需的時(shí)間越長，我們便可以認(rèn)為加密的強(qiáng)度也就越高。

然而，由于量子計(jì)算機(jī)幾乎可以在瞬間處理海量的數(shù)據(jù)集合，并且能夠在一分鐘之內(nèi)完成傳統(tǒng)系統(tǒng)曾經(jīng)需要花上幾十年、甚至上千年的解碼計(jì)算。因此，目前的數(shù)據(jù)加密技術(shù)將會(huì)受到“致命打擊”。我們的財(cái)務(wù)信息、個(gè)人數(shù)據(jù)、以及其他機(jī)密的消息也會(huì)隨之處于高危險(xiǎn)的狀態(tài)。不過正所謂：魔高一尺道高一丈，從另一個(gè)角度來看，好消息是：量子計(jì)算機(jī)也會(huì)大幅促進(jìn)我們現(xiàn)有安全協(xié)議的發(fā)展。當(dāng)我們突破了速度這一瓶頸之后，那些新產(chǎn)生的先進(jìn)加密技術(shù)，反而會(huì)真正在理論上被證明是牢不可破的。

因此，不論有多少計(jì)算資源將被用于去破譯那些基于量子技術(shù)的安全網(wǎng)絡(luò)，用戶將仍然可以安全地發(fā)送各種數(shù)據(jù)，并進(jìn)行交易。某些超安全通信方法的實(shí)現(xiàn)、和諸如量子密鑰分發(fā)的加密技術(shù)，將從內(nèi)部為我們加固現(xiàn)有的安全基礎(chǔ)設(shè)施。

2.人工智能

人工智能（AI）技術(shù)本身就是當(dāng)前整個(gè)行業(yè)的熱門研究方向。當(dāng)它與量子計(jì)算機(jī)這一前沿技術(shù)結(jié)合到一起時(shí)，會(huì)給深度學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等領(lǐng)域，帶來如虎添翼的發(fā)展。通過我們以毫秒為單位的速度去掃描海量數(shù)據(jù)時(shí)，量子計(jì)算機(jī)能夠比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)提供更為高效的及時(shí)反饋，進(jìn)而縮短AI的整個(gè)學(xué)習(xí)曲線。

隨著研發(fā)人員將探究的重點(diǎn)聚焦于如何加快和推進(jìn)深度學(xué)習(xí)的算法上，CNN（卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，Convolutional Neural Network）和RNN（循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，Recurrent Neural Network）的精度和性能會(huì)得到持續(xù)提升。特別是在處理大型的無序數(shù)據(jù)集時(shí)，它們將能夠快速地發(fā)現(xiàn)樣本中的細(xì)微差別。因此，量子計(jì)算機(jī)會(huì)在如下領(lǐng)域和任務(wù)中大顯身手：

• 模擬
• 優(yōu)化
• 采樣

不難想象：在短短幾年時(shí)間內(nèi)，量子計(jì)算技術(shù)將能夠通過其指數(shù)級的速度和實(shí)現(xiàn)方案，解決包括集群、主成分分析、模式匹配等集中式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的經(jīng)典問題。

3.財(cái)務(wù)建模

不可避免的是：量子計(jì)算在不久的將來，會(huì)作為一種新興的超強(qiáng)計(jì)算器，淘汰目前人類的各種貿(mào)易和金融模式。如今的市場瞬息萬變、且充滿了各種風(fēng)險(xiǎn)和不定因素，而量子力學(xué)的引入與應(yīng)用，會(huì)將整個(gè)金融科技行業(yè)帶到一個(gè)全新的高度。在量子計(jì)算的基礎(chǔ)上構(gòu)建出來的先進(jìn)系統(tǒng)，不但能夠快速地隔離某些關(guān)鍵性的全球風(fēng)險(xiǎn)因素，還能夠以全新的方式，通過對于海量數(shù)據(jù)瞬間執(zhí)行指數(shù)級運(yùn)算，來處理各類復(fù)雜的財(cái)務(wù)金融數(shù)據(jù)。

原文標(biāo)題：Quantum Computing: Changing Industries and Transforming the World，作者：Jason Limon

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