什么是量子计算

量子计算是使用量子力学快速有效地解决复杂和大规模操作的过程。由于经典计算机用于执行经典计算，因此类似地，昆腾计算机也用于执行量子计算。量子计算太复杂而无法解决，以至于用经典计算机几乎不可能解决它们。 “量子”一词源自物理学中的量子力学概念，该概念描述了电子和光子性质的物理性质。量子是深入描述和理解自然的基本框架。因此，这就是量子计算处理复杂性的原因。量子计算是量子信息科学的一个子领域。它描述了处理复杂计算的最佳方法。量子力学基于叠加和纠缠现象，用于执行量子计算。

为了执行量子计算，使用了与经典计算机不同的量子计算机。尽管量子计算的概念出现得较早，但那时并没有得到很大的普及。

叠加与纠缠

量子处理自然界中发现的最小粒子，即电子和光子。这三个粒子称为量子粒子。在此，叠加定义了量子系统同时以多种状态(一个或多个)存在的能力。

例如，一个时间机器，其中一个人可以同时出现在一个或多个位置，或者我们可以说出在同一时间在这里，那里，那里同时出现的某物。它被称为叠加。

纠缠定义了量子粒子之间非常强的相关性。这些粒子之间的联系是如此紧密，以至于即使我们将一个粒子放置在宇宙的一端而另一个放置在宇宙的另一端，它们也会瞬间跳动。

爱因斯坦将纠缠描述为“远距离的怪异动作”。因此，纠缠描述了距离之间无关紧要的粒子之间的牢固结合。

量子计算机

量子计算机是用于执行量子计算的设备，本质上是高度复杂的。它以Qubits的形式存储数据。量子位也称为量子位。量子计算机可以模拟传统计算机(我们当前使用)无法解决的问题或操作。甚至量子计算机也比普通计算机能够更快地解决计算问题。

例如，通过经典计算机很容易获得(500 * 187625)的乘积，但是通过量子计算机容易而又快速地获得相同的结果。经典计算机将花费大约5秒钟来获得结果，而量子计算机将花费0.005秒来获得结果。

当前，研究人员正在与网络安全领域的Quantum计算机合作，以破解密码并加密电子通信，以探索更好的网络安全和受保护的数据。

什么是量子位

量子位或量子位是量子计算机的存储单元。所有信息都以量子位的形式存储在量子计算机中。量子位是由电子或光子组成的亚原子粒子。生成和管理Qubit十分困难，这对从事该领域的科学家来说是一项艰巨的任务。这些是具有叠加和纠缠特性的量子位。这意味着qubit能够同时显示1和0的各种组合。因此，它是叠加的。研究利用微波束或激光来操纵量子位。计算的最终结果立即崩溃为1或0的量子状态。这是其中一对中的两个成员以单个量子状态存在的纠缠。当一对中的两个量子位相距很远时，如果一个量子位的状态发生变化，则另一个量子位的状态将以可预测的方式瞬时变化。一组相连的量子位或量子位具有比同一个二进制数字更大的功率。

量子计算的历史

在1980年代初期，物理学家保罗·贝尼奥夫(Paul Benioff)提出了图灵机的量子力学模型。从那时起，量子计算的概念应运而生。后来有人提出，量子计算机可以模拟经典计算机无法做到的那些事情。该建议是由理查德·费曼和尤里·马宁(Yuri Manin)提出的。 Peter Shor在1994年开发了一种量子算法来分解整数。该算法足够强大，可以解密RSA加密的通信。量子计算领域仍在进行更多研究。 2019年10月23日，谷歌AI与美国国家航空航天局(NASA)合作发布了一篇论文，其中声称他们已经实现了量子至上。尽管其中一些人对此说法提出异议，但这仍然是历史上的重要里程碑。

量子计算的应用

量子计算有以下应用：

• 网络安全：在当前数字化时代，个人信息存储在计算机中。因此，我们需要一个非常强大的网络安全系统来保护数据免遭窃取。传统计算机足以满足网络安全要求，但是易受攻击的威胁和攻击会削弱它。科学家正在这一领域与量子计算机合作。还发现可以通过机器学习来开发多种技术来应对此类网络安全威胁。
• 密码学也是安全领域，量子计算机正在帮助开发加密方法以将数据包安全地传递到网络上。这种加密方法的创建被称为量子密码术。
• 天气预报：有时，分析过程变得太长，无法使用经典计算机进行天气预报。另一方面，昆腾计算机增强了分析，识别模式并在短期内以更好的准确性预测天气的能力。甚至量子系统也能够以理想的时机预测更详细的气候模型。
• 人工智能和机器学习：人工智能已经成为数字化的新兴领域。通过AI和ML开发了许多工具，应用程序和功能。随着时间的流逝，正在开发许多应用程序。结果，它对传统系统提出了挑战，要求其精确度和速度相匹配。但是，昆腾计算机可以帮助您在更短的时间内处理此类复杂的问题，而经典计算机将花费数百年的时间来解决这些问题。
• 药物设计和开发：药物设计和开发是一项典型的工作。这是因为药物的开发是基于反复试验的方法，既昂贵又有风险。对于量子计算机来说，这也是一项艰巨的任务。研究人员的希望和信念是，量子计算可以成为了解药物及其对人类的反应的有效方法。量子计算将成功地具有药物开发能力的那一天，它将为药物行业节省大量时间和金钱。同样，对于制药行业，可以发现更多的药物，并获得更好的结果。
• 金融营销：金融业只有为客户提供丰硕的成果，才能在市场中生存。这些行业需要独特而有效的策略来实现增长。尽管在常规计算机中使用的是蒙特卡洛模拟技术，但它又在计算机上消耗了大量时间。但是，如果这样复杂的计算是由量子系统执行的，它将提高解的质量并减少开发时间。
• 计算化学：量子计算机的叠加和纠缠特性可以为成功绘制分子的机器提供超能力。结果，它为药物研究领域带来了一些机会。量子计算机可以处理的更大规模的问题包括创建室温超导体，创建基于氨的肥料，创建固态电池以及去除CO2(二氧化碳)以改善气候等。量子计算将是最重要的问题。计算化学领域。
• 物流优化：传统计算通过使各行各业优化与供应链管理相关的物流和调度工作流，被用于改善数据分析和强大的建模。这种运行模型连续执行计算和重新计算，以找到机队运营，空中交通管制和交通管理的最佳路线。这些操作中的某些操作对于传统计算机而言可能变得复杂且难以解决。因此，量子计算可以成为解决此类复杂问题的理想计算解决方案。在量子计算中，使用了两种方法，它们是：
  1. 量子退火：这是一种先进的优化技术，可以超越传统计算机。
  2. 通用量子计算机：它能够为所有类型的计算问题找到解决方案。但是，这种类型的量子系统将需要时间才能商业上获得。希望研究人员正在努力完善该系统，

古典计算与量子计算

下表描述了经典计算和量子计算之间的差异：

量子计算的未来

量子计算的未来似乎已大大增强，并为世界贸易创造了丰硕的成果。上面讨论的观点表明，这是概念的开始，并且一定会成为我们生活的一部分。它不是主流。将来，量子系统将使行业能够解决他们一直认为无法解决的问题。据报道，在未来的几十年中，量子计算市场将强劲增长。 Google对量子计算理论表现出极大的关注和兴趣。最近，Google发布了TensorFlow的新版本，即TensorFlow Quantum(TFQ)。 TFQ是一个开源库。它用于原型量子机器学习模型。当它将被开发时，它将使开发人员能够轻松地创建混合AI算法，从而可以将量子计算机和经典计算机的技术集成在一起。 TFQ的主要动机是将量子计算和机器学习技术结合在一起，以均匀地构建和控制自然以及人工量子计算机。科学家仍面临着量子计算方面的一些新的和已知的挑战，但它必将在未来几年中导致软件开发。