隨著數(shù)據(jù)的海量增長(zhǎng)，機(jī)器處理數(shù)據(jù)所需的時(shí)間也越來(lái)越多。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能、機(jī)器人、實(shí)時(shí)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)算法都需要云計(jì)算提供無(wú)限快速且無(wú)限計(jì)算能力和無(wú)窮大的存儲(chǔ)空間。有趣的是，這些都是在摩爾定律顯示的發(fā)展速度放緩之后發(fā)生的，摩爾定律在幾十年來(lái)幾乎每個(gè)工程和技術(shù)的重大進(jìn)步中發(fā)揮了作用。

到2025年，云中對(duì)傳統(tǒng)計(jì)算功能的需求將會(huì)非常大，以至于云計(jì)算無(wú)法滿足這些計(jì)算需求。量子計(jì)算的到來(lái)有望徹底改變?cè)朴?jì)算，量子計(jì)算提供的是大規(guī)模并行處理，原子級(jí)存儲(chǔ)和試用物理定律而不是外部加密的安全性。云很快會(huì)被量子計(jì)算驅(qū)動(dòng)，軟件將會(huì)以全新的方式被寫入。

雖然量子計(jì)算的概念已經(jīng)提出了50多年，但是真正取得進(jìn)步卻是在最近5年以內(nèi)，2017年可以說(shuō)是量子計(jì)算的一年。

IBM、微軟、谷歌、Intel、D-Wave今年取得了巨大的進(jìn)步，量子計(jì)算正在進(jìn)一步推動(dòng)計(jì)算機(jī)性能的發(fā)展。

什么是量子計(jì)算

量子計(jì)算就是利亞原子例子的量子態(tài)來(lái)執(zhí)行記憶和處理任務(wù)，經(jīng)典的計(jì)算機(jī)交換晶體管將信息編碼為表示“0”或“1”的單位。相比之下，量子計(jì)算機(jī)本身使用原子(如電子、質(zhì)子和光子)的基本構(gòu)建模塊，這些亞原子例子是自旋的。

根據(jù)量子物理的定律，粒子是否有上升或下降可能并不清楚。這些亞原子粒子同時(shí)擁有所有這些性質(zhì)。 這被稱為疊加。 一個(gè)量子位(一個(gè)與經(jīng)典位不同的稱為量子位的新術(shù)語(yǔ))可同時(shí)存在為零或一個(gè)。疊加允許量子比賽一次執(zhí)行多個(gè)計(jì)算，而不像傳統(tǒng)機(jī)器那樣按順序進(jìn)行。兩個(gè)量子位可以同時(shí)存在四個(gè)可能的兩位數(shù)(00,01,10和11)。這些疊加使得量子能夠一次執(zhí)行多個(gè)計(jì)算，而不像傳統(tǒng)機(jī)器那樣按順序進(jìn)行。

量子計(jì)算給用戶帶來(lái)的是大規(guī)模并行處理，可以類比為Grover搜索算法。想象一個(gè)獎(jiǎng)品藏在四扇門后面的游戲，你必須在盡可能少的開門的情況下找到獎(jiǎng)品。傳統(tǒng)的電腦平均需要做兩次以上的操作才能找到獎(jiǎng)品，因?yàn)樗仨氝B續(xù)打開每扇門。然而，量子計(jì)算可以一次找到獎(jiǎng)品，因?yàn)樗梢砸淮未蜷_所有的門。這種計(jì)算的數(shù)量是每個(gè)額外量子的兩倍，因此計(jì)算速度呈指數(shù)級(jí)加倍。由500個(gè)量子組成的量子計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行2 ^ 500個(gè)計(jì)算。

量子計(jì)算必須知道的五大問題

1. 我們將以不同的方式編寫程序，新的編程范例和語(yǔ)言，新的算法以及編寫邏輯的新方法
2. 量子計(jì)算比傳統(tǒng)計(jì)算快數(shù)千倍，谷歌宣布有一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)，比任何傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)都要快一億倍。
3. 量子計(jì)算革新了我們接近機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能的方式，將顯著加速機(jī)器學(xué)習(xí)。由于使用量子遂穿，量子計(jì)算機(jī)將減少100到1000倍的功耗。
4. 量子計(jì)算將破壞今天的互聯(lián)網(wǎng)安全，它可以在幾天之內(nèi)破解今天的一些加密技術(shù)，如RSA何ECC。在這方面，量子計(jì)算就像是發(fā)現(xiàn)鎖定在原子中的巨大能量的應(yīng)用。核裂變發(fā)生在1938年，是二戰(zhàn)開始前的九個(gè)月，它改變了世界。量子計(jì)算可能是一個(gè)原子彈的IT等價(jià)物。現(xiàn)在，我們正在與時(shí)間賽跑，準(zhǔn)備現(xiàn)代密碼技術(shù)才能被打破。新的安全方法，使我們能夠使用物理定律而不是使用外部加密方法來(lái)保護(hù)數(shù)據(jù)。
5. 量子計(jì)算不能適用于所有問題。在一些傳統(tǒng)的任務(wù)中，川通服計(jì)算機(jī)仍然比量子計(jì)算機(jī)更實(shí)用。而量子計(jì)算解決的是新興的業(yè)務(wù)問題，如自動(dòng)駕駛汽車的協(xié)同、財(cái)務(wù)建模、天氣預(yù)報(bào)和粒子物理等領(lǐng)域。

量子計(jì)算革新了處理計(jì)算機(jī)科學(xué)和邏輯的方式，很多算法將需要重新設(shè)計(jì)并重新編寫使用量子計(jì)算的范例。