量子计算机将彻底改变我的日常生活吗?并不是你所认为的方式
作者:佩里Loveridge
量子技术经常出现在科普文章,也可以是一个受欢迎的投机之间的话题感兴趣的专业人士。这是有充分的理由:量子技术有可能成为改变游戏规则在很多方面,但这一事实可能会误导人多久,以及直接,这些影响将是我们的日常生活。作为一个值得信赖的顾问许多政府赞助,横切解释这些技术,旨在缓和预期在必要的时候。在这篇文章中,我打算这样做解释的规模影响的量子技术对我们生活和工作的方式。当然,总是有一个新的和挥发性,这些只是我最好的猜测,一切都可能改变一个高度有效的研究论文。
因此,量子技术是什么?简单地说,它们是技术,利用量子力学法则去做不能做的事情(或不能)由纯粹的经典系统。其中一些属性,我并不能完全解释,离散状态,叠加,纠缠,波的干涉。许多普遍的技术被认为是由一些量子,例如,原子钟,激光,晶体管。
然而,对于这篇文章中,我将重点放在一个热门的新兴量子技术:量子计算。具体地说,我想解决量子计算的错误观念将是“新”计算模式,它将取代经典计算。相反,量子计算机伟大的在做某些事情,但这些并不一定是我们需要在我们的手机,笔记本电脑,和电脑游戏,甚至在我们的服务器和数据库。
量子计算机是一个计算系统,一套完全不同的“指令”那些经典计算机使用。这种差异使他们能够计算叠加状态,使用不同状态之间的纠缠和波干扰的方式来改变输出古典电脑和他们的经典盖茨不能。换句话说,量子计算机可以使用独特的操作运行特殊的,独特的算法。当然,只是影响一样大的算法我们知道,现在,只有几个感兴趣的。量子算法往往是非常特定于应用程序一个利基,但更普遍的是,他们分为三类:密码分析、模拟和优化/机器学习。我将介绍其中的每个在一些细节在以下段落。
密码分析
这两个cryptanalytic算法,格罗弗的特别是肖的算法当前使用的,有真正的影响,几乎所有形式的加密。所以,这是什么影响?如果我们继续使用相同的加密算法、量子计算会使我们不可能相信网站是他们说他们是什么,和敏感的加密信息交换了一些渠道(例如,一个银行账户号码或社会安全号码提交给一个值得信赖的网站)可能被破坏。这是因为我们的信任在许多电子通讯,当我们发送电子邮件或使用一个网站,是基于数学等问题将大量。这些问题真的很难解决经典计算机上但是很容易解决量子计算机使用肖的算法。
然而,还有其他的方法来加密不被肖的算法(称为“Post-Quantum加密”),你可以否定Grover的影响以使你的算法键一段时间。所以,真正的问题是:我们能将现代密码架构新算法的速度比量子电脑可以吗?这是一个问题,斜方希望帮助回答(连同其他为公共互联网协议做了类似的工作),但研究的细节超出了本文的范围。
模拟
这给我们带来了第二类:模拟。量子计算机,它是建立利用很小的系统的物理现象,是不适合来模拟这类系统。例如,量子计算机可以模拟一个独特的分子如何行为在一定条件下通过代表分子以其怪异的量子计算组件,因为他们有相同的原子的量子力学性能。这将是一个强大的工具为研究者在化学、制药、和材料科学,等等。然而,它将这些人员的新产品,汽车材料更安全,更有效的药物,等等,所有这些都将影响消费者的生活。
优化和机器学习
最后一类是优化和机器学习。量子算法更有效地优化一个函数在一个大的搜索空间,这意味着量子计算机可以提高供应链和运输路线。再一次,这可能导致真正的改变!足够成熟的量子计算机可以为供应链企业提供宝贵的资源来开发更多的功能性产品,或找出方法更快和更高效的交付。
及以后
量子计算机还能做什么?可能性是巨大的,但这是我们都知道的26年以来第一个量子算法(肖)发表。+,因为所需的技术是如此的不同于经典计算、量子计算机很可能是昂贵的和专业,更像是一个超级计算机,租金比桌面云服务CPU(也看到递波,本文再次)。甚至在这种情况下,我们将不太可能看到一个有用的量子计算机多年来(也参见IBM的发展路线图)。
量子计算是一个强大的工具,将允许大量的改变,但它不太可能,我们会利用量子计算机加快互联网连接,瘦身手机或者玩真实量子电子游戏。相反,量子计算机将为研究人员和工程师提供的工具做的许多事情他们已经尝试,甚至更有效。斜接起着信任的作用解释用例和影响我们的赞助商。
佩里Loveridge是量子空间系统工程师在主教法冠科技集团。他有一个学士学位从康奈尔大学工程物理,是追求一个女士在乔治亚理工学院的计算机科学。目前,他最大的兴趣是在post-quantum密码学和量子算法。
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