[[255721]]

【51CTO.com快譯】引言：本文將向你介紹量子計算的基本概念，它和云計算之間的關系，以及涉及到的應用領域。

不知您是否注意到了，如今各種新的技術創新正在以各種徹底的方式改變著各行各業。諸如量子計算這樣的發明就能夠給醫藥健康、網絡安全、乃至金融科技（FinTech）帶來各種革命性的進步。其實，量子學理論本身的原理，及其所涉及到的分支知識都是非常廣闊的。而當專家們將它與計算技術相結合，構建出一個更為龐大的技術框架時，就能夠被用來解決現實世界中諸如：氣候、交通、安全等方面的復雜問題。

下面讓我們從基礎的概念出發，抽絲剝繭地來討論與之相關的先進技術，以及它們是如何被應用到FinTech和AI等領域的。

究竟什么是量子計算？

量子計算研究和聚焦的是：如何運用那些由超邏輯（counterintuitive logic）的量子物理定義所創造出的可擴展的超速系統，來取代如今傳統的計算機。這項技術背后的基本思想是：面對當前傳統系統所遇到的各種困境，在原子和亞原子的層面上解決各種實時（real-time）的問題，并提供技術解決方案。

未來的計算機將受益于一種所謂“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，來存儲和處理各種數據。這樣的條件就允許創建者通過改變它們的方向，來同時分析0或1，進而一次性表示出四種情況（量子位），而不是像傳統半導體中只能記錄的0與1。可見，這種過程不但增加了存儲的信息量，還能夠以一種比常規系統更節能、更高效的計算能力，智能地處理大數量級的信息。

量子計算和云計算的關系

基于云的量子解決方案及其服務，正在成為數字化云計算產業的潛在顛覆者。諸如Rigetti（請詳見https://www.rigetti.com/）之類的公司，正在通過將經典的計算架構整合到混合量子比特處理器的方式，來實現在云端執行各種量子算法。去年，IBM開發出了50量子比特（50-qubit）的處理器。它不但能夠改進錯誤校驗碼（error correction code，ECC），而且還使量子計算能夠被最終用戶通過云端免費地訪問到。

將現有的云服務融合到量子計算機所特有的分層式存儲架構中，能夠創建出一種高性能、可擴展的組合模式。該模式在改善日常工作流程的同時，還能提高離線系統的運算能力。

量子計算的三大應用

1.線上或網絡安全

相對于各類物理安全問題，那些網絡安全問題無疑更加危險、也面臨著更多的威脅。網絡中潛藏的各種風險對于用戶來說更難以被評估到、也更不具備可視性。傳統的觀點認為：如果我們在系統中使用的新技術越多，引入的風險和破壞力也就越強。當然，作為突破性技術的“量子計算”也不例外。

目前，大多數網絡安全系統依靠的是：對于大整數的因式分解難度和對有限域上的離散指數的計算，這兩個數學難題作為理論基礎。普通破解工具所需要花費時間，被認為一種指數級的時間，即：隨著公鑰長度的增長，花費的時間也隨之以指數級增長。因此，只要破解所需的時間越長，我們便可以認為加密的強度也就越高。

然而，由于量子計算機幾乎可以在瞬間處理海量的數據集合，并且能夠在一分鐘之內完成傳統系統曾經需要花上幾十年、甚至上千年的解碼計算。因此，目前的數據加密技術將會受到“致命打擊”。我們的財務信息、個人數據、以及其他機密的消息也會隨之處于高危險的狀態。不過正所謂：魔高一尺道高一丈，從另一個角度來看，好消息是：量子計算機也會大幅促進我們現有安全協議的發展。當我們突破了速度這一瓶頸之后，那些新產生的先進加密技術，反而會真正在理論上被證明是牢不可破的。

因此，不論有多少計算資源將被用于去破譯那些基于量子技術的安全網絡，用戶將仍然可以安全地發送各種數據，并進行交易。某些超安全通信方法的實現、和諸如量子密鑰分發的加密技術，將從內部為我們加固現有的安全基礎設施。

2.人工智能

人工智能（AI）技術本身就是當前整個行業的熱門研究方向。當它與量子計算機這一前沿技術結合到一起時，會給深度學習和神經網絡優化等領域，帶來如虎添翼的發展。通過我們以毫秒為單位的速度去掃描海量數據時，量子計算機能夠比傳統計算機提供更為高效的及時反饋，進而縮短AI的整個學習曲線。

隨著研發人員將探究的重點聚焦于如何加快和推進深度學習的算法上，CNN（卷積神經網絡，Convolutional Neural Network）和RNN（循環神經網絡，Recurrent Neural Network）的精度和性能會得到持續提升。特別是在處理大型的無序數據集時，它們將能夠快速地發現樣本中的細微差別。因此，量子計算機會在如下領域和任務中大顯身手：

• 模擬
• 優化
• 采樣

不難想象：在短短幾年時間內，量子計算技術將能夠通過其指數級的速度和實現方案，解決包括集群、主成分分析、模式匹配等集中式網絡架構中的經典問題。

3.財務建模

不可避免的是：量子計算在不久的將來，會作為一種新興的超強計算器，淘汰目前人類的各種貿易和金融模式。如今的市場瞬息萬變、且充滿了各種風險和不定因素，而量子力學的引入與應用，會將整個金融科技行業帶到一個全新的高度。在量子計算的基礎上構建出來的先進系統，不但能夠快速地隔離某些關鍵性的全球風險因素，還能夠以全新的方式，通過對于海量數據瞬間執行指數級運算，來處理各類復雜的財務金融數據。

原文標題：Quantum Computing: Changing Industries and Transforming the World，作者：Jason Limon

【51CTO譯稿，合作站點轉載請注明原文譯者和出處為51CTO.com】