点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:量子技术改变世界的四种方式
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

量子技术改变世界的四种方式

来源:科技日报2021-12-03 09:28

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  美国计算机巨头IBM近日宣布研制出一台能运行127个量子比特的量子计算机“鹰”,这是迄今全球最大的超导量子计算机。中国科学技术大学此前曾推出62个量子比特可编程超导量子计算机原型机。世界各地的政府和组织正在源源不断地增加在量子研究和开发领域的投入。

  量子计算机最基本的信息单元是量子比特。不同于电子计算机的基本信息单元比特只能是0或1,量子比特可以同时是0和1,所以量子计算机性能更强大,且增加量子比特数可使其性能呈指数级提升,这也是量子计算机“引无数英雄竞折腰”的重要原因之一。

  西班牙著名物理学家胡安·伊格纳西奥·西拉克指出,量子计算机领域的进步为金融、医药等领域的革新提供了一片充满可能性的蓝海。美国《福布斯》双周刊网站为我们列出了量子计算机改变世界的4种方式。

  促进新药和新材料研发

  凭借其极高的处理能力,量子计算机将能够通过量子模拟同时研究多个分子、蛋白质和化学物质——标准计算机目前无法做到这一点,从而使科学家们能比现在更快、更高效地开发新药。

  例如,瑞士制药公司罗氏希望借助量子模拟来加速药物和疫苗的开发进程,以应对新冠肺炎、流感、癌症等疾病,甚至有可能治愈阿尔茨海默病。此外,量子模拟还可以取代实验室实验,降低研究成本,甚至可以最大限度地减少对人体和动物试验的需求。

  此外,2021年初,德国制药公司勃林格殷格翰宣布与谷歌量子人工智能合作,共同研究和实施量子计算在药物研发中的应用,特别是在分子动力学模拟方面。

  另据西班牙《世界报》网站11月16日报道,伊格纳西奥·西拉克表示,可以利用量子计算机研发在今天看来不可能实现的化合物,如能源密集程度较低的肥料等。如IBM等公司正在使用量子计算机塑造新分子,以“模拟大自然将土壤中的氮转化为富含硝酸盐肥料的能力,进而减少化肥对环境的影响”;而谷歌公司正在与大众集团的信息技术部门合作,利用量子计算机帮助后者研发新材料,特别是电动汽车用高性能电池。

  在金融领域“大显身手”

  量子计算机可以为金融业带来巨大的潜在利益——从更深入的分析到实现更快的交易等等。事实上,许多主要金融机构正在想方设法借助量子计算促进贸易、交易和数据传输速度。

  比如,IBM和摩根大通等银行一直在试验量子技术,希望借此优化交易策略、投资组合、更好地进行资产定价以及风险分析等。此外,去年西班牙金融量子计算技术研发商Multiverse Computing宣布与美国量子计算初创公司IonQ建立合作伙伴关系,将使金融服务机构能够使用IonQ量子云平台,比之前更准确、更快速地进行风险估值、投资组合优化、资产管理、欺诈检测模拟等。

  量子计算机在金融领域的另一个潜在应用是金融建模,对于世界各地的金融机构来说,能更好地进行金融建模意味着更低的处理成本和更快的交易速度,这是一种双赢。

  助应对气变“一臂之力”

  越来越多专家把注意力转向利用量子计算机解决我们这个时代最大的挑战之一:气候变化。

  首先,量子计算机的整体能耗将低于传统计算机。例如,D-Wave的2000Q量子计算机的能耗比IBM的“顶点”(Summit)超级计算机低4个数量级,后者是世界上最强大的计算系统之一。同样地,美国橡树岭国家实验室的科学家计算出,量子计算机有可能将能源使用量降低100多万千瓦时。

  此外,专家预测,量子模拟还有助于各国实现联合国的可持续发展目标。

  例如,量子计算机可以加速发现新的二氧化碳催化剂,确保二氧化碳更有效地循环,同时产生有用的氢气、一氧化碳等气体。同时,量子模拟也有助于造出更高效的电池、更好的太阳能电池或风力涡轮机材料,甚至是用于实现碳捕获技术的、吸收性更强的催化剂。在农业方面,量子模拟可以显著降低制造肥料所耗费的电能,而肥料占全球能源耗费的比例高达2%。

  量子安全应予以重视

  《福布斯》杂志网站在报道中指出,尽管量子计算机会给人类带来巨大的好处,但同时也可能会带来风险。

  比如在信息安全领域,量子计算机将有能力突破目前人们保护信息时广泛依赖的公钥加密,这意味着数据无论现在多么安全,未来在量子计算机面前可能都不堪一击。对于任何需要保护敏感信息的组织来说,这是一场灾难。

  尽管各国政府和企业对量子计算机投入了大量资金,但对量子安全的投入却很少,而量子安全对于我们迈入量子时代至关重要。幸运的是,美国国家标准与技术研究院(NIST)目前正在对后量子密码术进行标准化。据NIST称,新标准将于今年年底公布。

  虽然量子计算机为我们的未来描绘出了一副美好的蓝图,但伊格纳西奥·西拉克明确表示,必须摒弃量子计算机投入实用指日可待的想法。他说:“我们确实已经研制出了第一批原型机,但其规模仍然非常小,且功能并不强大,只是跨出了第一步。”(刘 霞)

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 我国电动汽车充电设施数量突破2000万

  • 贵州六盘水:线路巡检保通畅

独家策划

推荐阅读
我国结核病防治虽成效显著,疫情持续下降,但当前形势依然严峻,防治工作任重道远。作为一名从业30多年的结核科医生,我一直专注于结核病的临床诊治与防控,从未想过自己会与结核病防治历史结缘——直到十余年前。
2026-01-23 10:13
每到冬天,许多人都会感到手脚冰凉,即使穿得很厚,也难以真正暖和起来。为什么会有这种现象?该如何有效改善?
2026-01-23 10:06
“设立教育基金是我多年的心愿,希望为学校年轻人的培养作一点贡献。”
2026-01-23 10:01
1月22日,中科宇航将微重力金属增材制造返回式科学实验载荷交付于中国科学院力学研究所。这台由力学所自主研制的载荷,搭载于中科宇航力鸿一号遥一飞行器,于1月12日成功开展我国首次太空金属增材制造(即“3D打印”)实验。据悉,这是我国首次基于火箭平台实施太空金属增材制造返回式科学实验。
2026-01-23 09:48
团队所制备的“纤维芯片”中,电子元件(如晶体管)集成密度达10万个/厘米,通过晶体管高效互连,可实现数字、模拟电路运算等功能。而在虚拟现实领域,基于“纤维芯片”所构建的智能触觉手套适用于远程手术组织硬度感知、虚拟道具交互等场景,有望极大提升用户与虚拟环境的交互体验。
2026-01-23 09:48
扎实推进科普智库各项建设工作,为实现2035年“终结结核病流行”目标注入强劲的思想动力与坚实的行动支撑。
2026-01-22 18:44
国家能源局21日发布的数据显示,截至2025年12月底,我国电动汽车充电设施数量达2009.2万个,突破2000万大关。方案提出,到2027年底,将在全国范围内建成2800万个充电设施,提供超3亿千瓦的公共充电容量,满足超过8000万辆电动汽车充电需求,实现充电服务能力的翻倍增长。
2026-01-22 09:31
正因如此,团队创新性转向了模拟计算这一新兴赛道,成功研制出基于阻变存储器的非负矩阵分解模拟计算求解器。“这项工作为非负矩阵分解这类约束优化问题的实时求解开辟了新路径,展现了模拟计算处理现实复杂数据的巨大潜力。
2026-01-22 09:28
对于成千上万的心脏病患者来说,植入心脏起搏器是维持生命节律的重要方式。该起搏器设计极度微型化,生物相容性优异,可通过微创导管经股静脉植入心脏内部,大大降低了手术创伤。
2026-01-22 09:27
这是一种生物分子磁敏感荧光蛋白(MFP),能与磁场和无线电波相互作用,其特性正源于蛋白质内部的量子力学效应。研究团队首先开发出一种原型成像仪器,能够利用类似磁共振成像(MRI)的原理,对经过人工改造的蛋白质进行体内定位。
2026-01-22 09:44
20日,海南省脑空间信息学与脑机接口技术创新中心揭牌。据了解,海南大学近年来在全脑成像技术研发、脑图谱绘制等领域取得多项重大突破,并成功研发了高通量低功耗采集及刺激芯片、高自由度神经刺激芯片等多款脑机接口专用芯片,还构建了神经系统疾病灵长类动物模型研发技术体系,为脑科学基础与转化研究、脑机接口技术发展提供了技术支撑。
2026-01-22 09:30
光明日报北京1月21日电 记者王美莹、通讯员丁艳青从中国地震局获悉,近日,我国地震行业首个国家级与省级联动的网络安全管理平台正式建成并投入使用。目前,该平台已投入业务运行,显著提升了全国地震行业网络安全的整体防护水平,为业务平稳运行提供了坚实保障。
2026-01-22 09:29
随着中国第42次南极考察队队员陈龙耀从东南极西福尔丘陵地区裸露的岩壁敲下第一块岩石样本,中山站度夏地质考察工作正式启动。
2026-01-21 09:08
这套“地震断层模拟试验装置”由中国工程院院士、中国地震局工程力学研究所名誉所长谢礼立领衔的团队历时4年攻关研制完成,已成功通过验收。
2026-01-21 09:02
长期以来,半导体面临一个难题:我们知道下一代材料的性能会更好,却往往不知道如何将它制造出来。这项材料工艺革新解决了从第三代到第四代半导体都面临的共性散热难题,为后续的性能爆发奠定了关键基础。
2026-01-21 09:01
该团队通过对比研究嫦娥六号月球背面样品与嫦娥五号月球正面样品,发现嫦娥六号样品中的碳结构具有更明显的缺陷特征,这可能与月球背面经历的更强烈的微陨石撞击历史有关。
2026-01-21 09:00
近日,在国新办举行的新闻发布会上,海关总署相关负责人介绍,2025年中国高技术产品出口增长13.2%,工业机器人出口增长48.7%,并首次超过进口,我国成为工业机器人净出口国。
2026-01-21 08:56
2025年C919安全载客超过400万人次,而且今年又新开了广州往返南京的航线。
2026-01-20 07:00
工业和信息化部、国家发展改革委等五部门日前联合印发《关于开展零碳工厂建设工作的指导意见》。
2026-01-20 03:25
工业和信息化部日前印发最新修订的《优质中小企业梯度培育管理办法》,将科技型中小企业纳入优质中小企业梯度培育范围。办法自2026年4月1日起实施。
2026-01-20 03:20
加载更多