釋放量子運算的潛力：革新產業並解決複雜問題
您知道 4 月 14日 是世界量子日嗎？普朗克常數描述了原子尺度上粒子和波的行為，包括光的粒子方面，而量子運算就是基於光的粒子方面。
那麼什麼是量子運算？
量子運算是對以量子理論（起源於物理學）原理為中心的電腦技術發展的探索。量子運算使用位元的組合來執行特定的計算任務。因此，我們看到了量子電腦的發展，量子電腦是利用量子物理的特性來儲存資料和執行計算的機器。這對於快速有效地解決複雜和大規模的運算極為有利。而包括智慧型手機和筆記型電腦在內的傳統電腦，則是以 0 或 1 的二進位「位元」來編碼資訊。在量子電腦中，基本的記憶體單元是量子位元或 qubit。
量子運算的應用：
在多個應用中使用量子運算的操作，可以幫助改進許多產業的流程，節省數百萬倍的時間，並為最複雜的問題提供途徑。以下列出了一些量子運算可以發揮重要作用的應用：
- 計算化學：最有前途的量子運算應用之一將在計算化學領域。傳統電腦難以處理最微小和大量的分子，但量子運算提供了一條策略途徑來繪製分子圖譜，進而為藥物研究提供機會。可以透過量子運算解決的一些關鍵問題是在電腦模擬臨床試驗領域
- 人工智慧：人工智慧已經是各個領域（從電子商務和醫療保健到金融和教育）的新興技術。但結合量子運算，將更容易做出決策
- 金融：量子運算有助於更準確地模擬和預測市場活動，以減輕分析師的職能，這是傳統電腦無法做到的
- 醫療保健：量子運算在醫療保健方面的有效性可以實現許多重大突破，例如快速的 DNA 測序和大量醫療保健資料的處理。
以下提到了一些其他主要應用：
將量子運算技術帶入其業務的超級巨頭公司有：
- IBM：它成為 2016 年第一家提供基於雲端的量子運算存取的公司，現在它計劃發布一個名為 Osprey 的 433 量子位元處理器，以及 Condor，一個 1,121 量子位元處理器，將在 2023 年接替，希望更有效地解決問題
- QCI：該公司相信以量子運算來補充傳統運算，並以這種願景，它推出了一種名為 Qatalyst 的軟體即服務 (SaaS)，一個量子運算平台
- Xanadu：一家加拿大新創公司，提供第一個基於光子的量子運算平台，可透過雲端使用，該系統使用光而不是超導體，讓它們可以在室溫下運作
- Microsoft：其 Azure 雲平台推出了由 Honeywell 和 IonQ 製造的量子電腦，以解決傳統機器無法解決的問題。BMW、Airbus 和 Roche 已經在嘗試使用 Microsoft 的量子電腦
市場洞察：
根據 Fortune Business Insights 的數據；量子運算市場預計將從 2021 年的 4.861 億美元增長到 2028 年的 31.809 億美元，在 2021-2028 年期間的複合年增長率為 30.8%。其中 2020 年的市場價值為 3.925 億美元。人們發現，隨著越來越多的運算服務廣泛使用，量子運算的需求將隨著時間的推移而增加。
量子運算的未來：
由於超級電腦只能解決線性問題，並且很難找到混亂問題的解決方案，因此量子運算利用量子力學的物理原理來解決蛋白質建模等複雜問題。它還可以同時嘗試多種解決方案。它還可以支援人工智慧系統處理的資料，這需要大量的運算能力。
結論：
正如我們現在所知，量子運算透過使用可以同時為 1 和 0 的量子位元，為許多應用增加了價值，但我們不能忽視量子運算的缺點。最具挑戰性的部分之一是它的穩健性，很難對其進行工程設計。此外，量子 CPU 本身也會有效率和發熱問題。
因此，使量子系統具有能力特性的同時，也使其變得脆弱並導致整個系統崩潰。
作者：Riya Singh