釋放量子運算的潛力：革新產業並解決複雜問題
您是否知道 4 月 14日被慶祝為世界量子日？普朗克常數描述了原子尺度上粒子和波的行為，包括光的粒子性，而量子運算正是以此為基礎。
那麼什麼是量子運算？
量子運算是對以量子理論（源於物理學）原理為中心的電腦技術發展的探討。量子運算使用位元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學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且大量的運算極為有利。然而，傳統電腦（包括智慧型手機和筆記型電腦）以二進位「位元」編碼資訊，這些位元可以是 0 或 1。在量子電腦中，記憶體的基本單位是量子位元或量子位元。
量子運算的應用：
在多種應用中使用量子運算的運算可以幫助改善許多產業的流程，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：最有前景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種繪製分子圖譜的策略途徑，進而為藥物研究提供了機會。透過量子運算可以解決的一些關鍵問題是在電腦上進行的臨床試驗
- 人工智慧：人工智慧已經是電子商務和醫療保健到金融和教育等各個領域的新興技術。但結合量子運算，做出決策會容易得多
- 金融：量子運算可以幫助更準確地模擬和預測市場活動，以減輕分析師的職責，而傳統電腦無法做到
- 醫療保健：量子運算在醫療保健中的有效性可以實現許多重大突破，例如快速 DNA 定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 量子位元處理器和 Condor，一個 1,121 量子位元處理器，將在 2023 年成功推出，希望能更有效地解決問題
- QCI：該公司相信以量子運算補充傳統計算，並以此願景推出了名為 Qatalyst 的軟體即服務 (SaaS)，這是一個量子運算平台
- 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，讓它們在室溫下運行
- 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 已經在試用 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。據發現，隨著時間的推移，量子運算的需求將會增加，因為它被許多運算服務高度使用。
量子運算的未來：
由於超級電腦僅限於解決線性問題，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學來解決複雜問題，例如蛋白質建模。它也可以同時嘗試多種解決方案。它還可以支持 AI 系統處理的資料，這需要巨大的計算能力。
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其穩健性，很難對其進行工程設計。此外，量子 CPU 本身也會有效率和散熱問題。
因此，使量子系統具有能力的特性也使其變得脆弱，並導致整個系統崩潰。
作者：Riya Singh