量子计算机将来会不会成为民用产品?为何?


量子计算机在可知的将来不会成为民用产品。

量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。当某个装置处理和计算的是量子信息,运行的是量子算法时,它就是量子计算机。

从量子计算机的特点作用来分析不会成为民用产品的原因:

一,量子计算机理论上具有模拟任意自然系统的能力,处置能力极强,同时也是发展人工智能的关键,由于采用并行运算,它能快速完成经典计算机无法完成的计算,並同时分析大量不同数据。所以可广泛用于:提高天气预报准确率、 分析金融形势避免危机、银行数据

储存和灾备、模拟合成化学新分子、研发新材料、研制药物和药性,等等作用。而对于一般民用产品来说,这些作用並非必需,或毫无意义。

二,目前的计算机通常会受到病毒的攻击,直接导致瘫痪,会导致个人信息被窃取,但量子计算机由于具备单光子不可分割性、不可克隆的原理,这些问题不会存在。这种优势可在加密和破译等领域有着巨大的应用。而量子计算机制成民用产品,也就失去了这种作用。

三,量子并行计算是量子计算机 能够超越经典计算机的最引人注目的先进技术。它以指数形式储存数字,通过将量子位增至300量子位,就能储存比宇宙所有原子还多的数字,并能同时进行计算、分析,并确保运算具备精准性。这种技术导入民用产品,亳无作用。

更为重要的是:

1,量子计算机是从所有可能状态的“叠加态”出发来求解问题,利用量子纠缠和量子干涉的性质,让量子态演化到我们所需的正确答案,而这是我们在日常生活中无法直接感受到的。

2,要实现真正的量子计算,还有很长的路要走。目前主流的量子计算方案,要用到超导材料,并且要对量子处理器进行严格屏蔽,防止 产生“消相干”。如作为民用产品,因无法操作而变得没有可能性。

量子计算机不会成为民用产品,既使服务于民用,也有很长的路要走,可它给未来带来的可能性,却是所有创新技术中最丰富的,前途不可限量。





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量子计算是最复杂难懂的计算技术。对量子计算的研究仍处于初期阶段,只有研究水平最高的学术机构和企业,例如美国宇航局(NASA)和谷歌,才会关注这一领域。不过,这样的现状可能即将改变。IBM的研究员在位于纽约Yorktown Heights的实验室中建造了一台有5个量子位的量子计算机,供大家免费使用。

量子计算机原理

  从物理层面上来看,量子计算机不是基于普通的晶体管,而是使用自旋方向受控的粒子(比如质子核磁共振)或者偏振方向受控的光子(学校实验大多用这个)等等作为载体。当然从理论上来看任何一个多能级系统都可以作为量子比特的载体。

  从计算原理上来看,量子计算机的输入态既可以是离散的本征态(如传统的计算机一样),也可以是叠加态(几种不同状态的几率叠加),对信息的操作从传统的“和”,“或”,“与”等逻辑运算扩展到任何幺正变换,输出也可以是叠加态或某个本征态。所以量子计算机会更加灵活,并能实现并行计算。

量子计算机速度

  根据理论预计,求解一个亿亿亿变量的线性方程组,利用GHz时钟频率的量子计算机将只需要10秒钟的计算时间。拥有100个光子的量子计算设备每秒钟的运算能力可高达1万亿次。

那么量子计算机可以带给我们什么呢?

安全高效的隐私保护

  由于量子不可克隆性,用户在量子计算机的任何私密信息都不会被他人备份。

精准无误的天气预报

  量子计算机可以帮助建立更好的气象模型,让我们更深入地了解人类如何影响环境,并帮助我们确定现在能够采取哪些措施,以便能预防灾难发生。

新型产品的发现

  沿用了来自于量子力学的实际应用理论,量子计算机可以在多个与之相关的领域贡献自己的核心优势,比如化学、物理、生物等学科,到时,新药品的发现、新元素、新生物的研究在精确的高效分析下都会有一个质的提升。

解决道路拥堵

  量子计算机可以简化空中和地面交通控制的工作量,以超快速超高效的计算方式在微秒内迅速计算出最佳行驶路线。如果你计划公路旅行,期间要在10个不同的地方停留,普通计算机可能需要单独计算所有可能路线的长度,然后筛选出最佳路线。而因为量子计算机可以多线叠加,所以它可以不同时计算所有路线的长度。

进化人工智能

  量子计算机的可以在传统计算机的基础上为人工智能的进化学习带来一个飞跃和提升,它可以在超能的基础上让机器学习变得更为超效。比如它可以让Watson一样的人工智能形态提前具备多项的逻辑分析能力,再比如它可以通过自我纠错功能自主纠正程序中出现的乱码以及出现在机器人身上的恶意程序代码等。

  量子计算机仍在起步阶段,相信它不仅仅应用于上述几点,未来量子计算机要走的路还有很长。IBM公司的量子计算机需要将超导电路置于庞大的零度以下电冰箱中,这时就能产生5个量子位。虽然这种对环境要求苛刻的量子计算机普及民用遥不可及,不过我们仍然对它充满希望,这是量子计算机的第一步,但绝不是最后一步。


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量子计算机将来一定会成为民用产品,就像电子计算机逐渐家用化一样。这个是技术发展的必然过程。只不过这个时间是多久,现在很难说清楚。

量子计算机比传统计算机有着无可比拟的优势,就是速度快。量子计算机可以并行的方式进行快速运算。

传统计算机的并行计算,只能通过多核/多单元的方式来实现。这个实现需要耗费大量的硅片面积。所以成本、体积、功耗等各方面都限制了传统硅片计算机的能力上限。大家能看到,国家级的超级计算机都是用房子来装的,根本无法家用。而家用计算机、手机,都是单片、多核的处理器,运算能力日益接近天花板。摩尔定律终究有到失效的一天。

量子计算机可以执行量子并行计算,此为其能超越经典计算机的最吸引人的先进技术。量子计算机可以通过增加量子位,来提升运算能力。如达到300个量子位就能存储比宇宙中原子还要多的数字,而这些数字可以很快参与预算。另外一些函数运算,不再经过经典的循环计算的方法,可以直接通过量子理论支撑的算法进行,速度大大提升。现代的硅片计算机,常见的才64比特位,再加上运算的循环迭代,性能有限。当同时做一个工程运算,两者的性能差异可谓天文数字。

量子计算机现在仅仅处在实验室阶段,成本、体积、稳定性等都处于劣势。随着技术发展,将来的量子计算机,在集成度、通用化、成本等方面的条件成熟后,一定会变成民用,甚至走入千家万户。届时,人工智能将会更加强大。


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现在的高新科技大部分都会投入到民用使用的,目前作为尖端科技是因为人类掌握的知识和技能尚且不足以称这项科技为成熟,而一旦技术成熟,那么其商用价值就会体现出来,至于是否会提供民用,还取决于设备制造成本最终能够降到多少。从理论上说,量子计算机算是下一代计算机技术,所以必然会在未来替换掉现有的计算机,但是就像超算一样,现在的超算体积巨大,而且操作系统和结构都和普通民用计算机完全不同,那么下放到民用的意义就不是很大。如果能够将量子计算机压缩到目前笔记本的尺寸,并且成本完全可控的话,还是有希望转化为民用产品的。只不过这个程度恐怕距离现在过于遥远了。


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1 具有实用型的量子计算机还没有研制出来。但是量子计算机研发的主要用途就是民用的,国内外进行量子计算研究/研发的单位都是民营企业。

2 如果你说的民用是指个人使用,这个就不好说了。量子计算机即使研发出来了,前期的价格肯定是很高的,不适合个人购买。但以后的事情谁也说不好,经典计算机研发出来时也没想到能进入到千家万户。

3 一些性能较弱的量子计算机价格会低一些,作为教学、科研测试、培训的工具甚至“个人玩具”会更早进入个人应用领域


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