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

  • 美丽乡村开启迎新春年俗文化活动

  • 超8000列动车可选“静音车厢”

独家策划

推荐阅读
X光片显示的一名33岁患者的新肺(左)和旧肺。在这项研究中,Bharat表示,他的团队设计的这套人工肺系统,能够保持血液平稳且持续地流向心脏,从而降低了因血栓引发心脏病的风险。
2026-02-02 09:52
孙纯告诉《中国科学报》,时间规划的“艺术”在于,如何平衡优先和重大项目、自由观测申请项目以及可能突然出现的机遇型项目,让所有科研用户都能满意。再过十余天,孙纯的家人就会到基地与她团聚,而雷政今年终于可以回到遵义老家,与亲友相聚。
2026-02-02 09:51
通过研究月壤,我们可以进行优化模拟,从而更好服务后续探月任务。
2026-02-02 09:50
作者:王黎萤(浙江工业大学中国中小企业研究院副院长)万劲波(中国科学院科技战略咨询研究院研究员)  标准是重要基础性制度,对构建现代化产业体系、建设全国统一大市场等具有重要作用。
2026-02-02 09:37
1日,“砼真砼知”混凝土材料科学大模型在江苏南京首发。中国工程院院士、东南大学首席教授刘加平介绍:“该模型推动混凝土材料研发迈入数据驱动的‘第四范式’,为工程材料领域破解数据、算法、模型关键难题提供了标杆方案,将加速建材产业低碳转型与高质量发展。
2026-02-02 09:36
在分子世界中,有一种化学键如同生命的“缝合线”——它将氨基酸串成蛋白质,把药物分子编织成救命良方,这就是酰胺键。利用这项变革性的生物催化方法,已成功实现了多款明星药物分子的高效、绿色生物生产。
2026-02-02 09:35
为揭示东亚古人类的技术智慧与演化脉络提供了关键证据。
2026-01-30 09:37
中国气象局29日发布《2025年中国风能太阳能资源年景公报》。公报显示:2025年,全国风能资源为正常年景,全国太阳能资源总体为偏小年景。
2026-01-30 03:30
想象一下手电筒的光:柔和而四散,照亮着前方。激光,就像一束训练有素的光——所有光粒子步调一致,朝着同一个方向前进,能量高度集中。这种特性让激光能完成普通光做不到的“精细活”,从超市扫码器到医院手术刀,从光纤通信到舞台灯光秀,背后都有它的身影。
2026-01-30 03:30
激光技术被誉为20世纪“四大科技发明”之一。聚焦真空紫外非线性光学晶体材料领域基础研究和关键核心技术,中国科学院新疆理化技术研究所(以下简称“新疆理化所”)潘世烈团队成功研制出氟化硼酸铵(ABF)晶体,首次实现直接倍频真空紫外激光158.9纳米输出,创造了该领域世界最短输出波长纪录。相关成果于29日在国际学术期刊《自然》发表。
2026-01-30 03:30
开慧镇党委书记杨骏介绍,依托科技小院,全镇形成科技养殖示范点5处、示范户24户,带动村民增收1800余万元,并发展起梅花鹿、鹌鹑等特色养殖产业。在博乐市区西南方向四五公里处的荒漠化草原上,科技小院还开辟了200多亩的试验场,将这里作为科研攻关的第一线。
2026-01-30 09:17
科研人员将种子放入冷库储存。例如,千年种子库与中国西南野生生物种质资源库就通过人员交流、技术培训、资源备份、联合研究等,共同推进生物多样性保护。
2026-01-30 09:16
寒冬时节,云南省元江哈尼族彝族傣族自治县龙潭社区番荔枝种植基地里却热火朝天,一颗颗“冬日限定”的番荔枝被采摘、装箱,销往全国各地。
2026-01-30 09:14
“相对拥有百年历史的《科学》,《工程》才走过第一个十年。未来十年,我们要争取与世界顶级刊群比肩。”周济表示,这条路需要时间,以及学术评价观念、出版生态与国际化运营能力的协同推进。
2026-01-29 02:45
工业和信息化部28日公布,2025年,我国通信业实现平稳增长,产业结构持续优化,用户规模实现量质双升,5G、千兆等新型信息基础设施建设加快部署。
2026-01-29 02:55
中国科学院物理研究所近日发布《2025年度REBCO高温超导带材战略研究报告》(以下简称“报告”),这是国际上首份针对高温超导带材发展的系统性战略报告。
2026-01-29 02:55
2025年,山东省实现地区生产总值10.3万亿元,比上年增长5.5%。亮眼的成绩单,离不开创新动能持续发力。齐鲁大地上,科技创新和产业创新融合发展成果正在厚积薄发,新质生产力加速崛起,转型动能持续增强,高水平创新型省份建设的目标正在逐步实现,向着“十五五”征程稳步进发。
2026-01-29 02:45
近期,多家外国科技公司宣布计划将人工智能及数据中心送往太空,引发了科技界的热烈讨论。这一看似在科幻电影中才会发生的场景,已逐步从设想转变为现实。
2026-01-29 02:55
手机厂商将投入更多精力,通过形态变革、差异化外观设计、联名合作等,更好地满足用户的情绪价值需求,激发消费者购买欲望。
2026-01-29 09:02
截至2025年底,全国累计发电装机容量38.9亿千瓦,同比增长16.1%。2025年,风电光伏累计装机历史性超过火电,截至12月底已超出约3亿千瓦。
2026-01-29 09:01
加载更多