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

  • 50载涅槃,新唐山再铸辉煌

  • 辽宁长山群岛候鸟栖息地成功纳入世界自然遗产

独家策划

推荐阅读
国家统计局27日发布数据显示,今年上半年,全国规模以上工业企业营业收入同比增长6.5%,较一季度加快1.5个百分点。营业收入加快增长,
2026-07-28 04:15
推动科技创新与产业创新深度融合,是培育新质生产力、构建现代化产业体系,实现高水平科技自立自强的关键路径。习近平总书记深刻指出“人才资源是第一资源,
2026-07-28 04:25
作为走进企业的“科技副总”,浙江大学周鸣川研究员与某民营医疗机构共建联合实验室,推动眼科手术机器人进入国家创新审批通道;浙江农林大学王翀教授与杭州某饲料企业深度合作,
2026-07-28 04:25
未来,如何让当地群众在世界遗产保护工作中获益?为此,记者专访了东亚—澳大利西亚候鸟迁徙研究中心主任、黄(渤)海候鸟栖息地申遗首席专家雷光春。
2026-07-28 04:20
缺硼会让庄稼“烂根绝收”,全球超百种作物依赖硼肥才能保证产量。
2026-07-28 04:20
刘文郡:中国启动“人工智能+”行动,通过协同推进传统产业改造升级、新兴产业培育壮大与未来产业前瞻布局,让人工智能深度赋能千行百业。中国相继提出《全球人工智能治理倡议》《“人工智能+”国际合作倡议》,发布《人工智能能力建设普惠计划》《人工智能合作发展行动计划》,倡议成立世界人工智能合作组织。
2026-07-27 09:31
7月26日18时,水利部和中国气象局联合发布红色山洪灾害气象预警,江西南部、广东中北部局地发生山洪灾害可能性很大(红色预警)。涂勇介绍,主汛期山区降雨突发性强、峡谷汇水迅猛,进山务必提前关注山洪、暴雨预警,收到预警应立即取消行程。
2026-07-27 09:29
7月26日凌晨,今年第12号台风“红霞”在广东惠州市惠东县平海镇沿海登陆。”  针对台风远距离水汽输送导致的暴雨预报难题,气象部门采用集合预报方法,通过多个模式、多个初始场的集成分析,量化预报的不确定性。
2026-07-27 09:28
眼下正是小龙虾上市的季节,走进安徽省滁州市全椒县十字镇陈浅村潘氏龙虾万亩养殖基地,养殖户们正下田捕捞小龙虾。当前,全椒县稻虾综合种养面积36.5万亩,小龙虾年产量5.5万吨,稻虾全产业链综合产值34亿元、从业人数4万多人,小龙虾成了乡村振兴的主导产业之一。
2026-07-27 09:28
光明日报武汉7月26日电 记者王建宏、张锐从华中农业大学获悉,该校熊立仲教授团队近日鉴定出一个名为“ROAD1”的稻属特异抗旱孤儿基因,并发现携带这个功能等位基因的水稻在田间干旱条件下产量较对照显著提高。
2026-07-27 09:27
光明日报北京7月26日电 记者张胜从自然资源部获悉,每年的7月26日是联合国教科文组织确立的“世界红树林日”。自然资源部数据显示,自《红树林保护修复专项行动计划(2020—2025年)》印发实施以来,我国完成新营造红树林约1.16万公顷(17.4万亩),是全球少数红树林面积持续增加的国家之一。
2026-07-27 09:27
国家药监局近日批准全球首个选择性食欲素2型受体激动剂上市,用于治疗16岁及以上青少年和成人1型发作性睡病。该药为原创靶点、新机制罕见病治疗药物,在中国、美国、日本、欧盟同步申报,我国率先完成审批,实现全球“首报首发”的历史性突破。
2026-07-24 08:55
记者从市场监管总局了解到,国际电工委员会智能制造系统委员会近日发布IEC SRD 63459:2026《智能制造用例模板》国际标准。为此,国际电工委员会智能制造系统委员会于2019年成立首个工作组,组织各国专家制定国际统一的智能制造用例模板,以统一的方式描述、存储和使用用例。
2026-07-24 08:51
23日20时,我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭,成功将天链二号06星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。
2026-07-24 08:50
王虹、邓煜与其他两位数学家共同获得菲尔兹奖,这是令国人振奋的消息,也是中国数学家感到自豪的时刻。邓煜的另一项研究,是与合作者成功建立了三维波动方程吉布斯测度的不变性,将概率论方法系统性地引入波动方程研究。
2026-07-24 08:49
记者从北京大学获悉,2026年国际数学家大会23日在美国费城开幕。王虹,本科就读于北京大学数学科学学院,获理学学士学位;2014年相继取得巴黎综合理工学院工程师学位与巴黎-萨克雷大学硕士学位;后于麻省理工学院完成博士学位。
2026-07-24 08:48
7月22日,美国佛蒙特大学研究团队在《自然》杂志发表论文称,他们在北美鲶鱼体内发现一种可传染的黑色素瘤。换言之,肿瘤细胞本身就是“感染因子”,如同寄生虫一般,从一条鱼传到另一条鱼。这些带病的鲶鱼,正为科学界提供一个观察癌症演化的难得机会。
2026-07-23 09:57
《自然》杂志22日发表了一项天文学研究,可能揭示了人类对首个已知的系外卫星(exosatellite)的观测。在三层等级系统中,一颗恒星周围有一颗伴星,如行星或褐矮星,而第三个天体围绕伴星,这第三个天体可称为系外卫星。
2026-07-23 09:57
生物腐烂是生态系统养分循环的关键过程,但腐烂区域同时也是病原微生物高度活跃、可能对活体植物造成侵害的“危险区”。
2026-07-23 09:49
习近平总书记在国家科学技术奖励大会、两院院士大会、中国科协第十一次全国代表大会上的讲话中指出,“科学的未来在青年”,强调“要把青年科技人才队伍建设作为一项战略工程,全方位做好培养、引进、使用工作”。
2026-07-23 09:49
加载更多