未來(lái)城市的凈零電網(wǎng)利用可再生能源發(fā)電，但風(fēng)能和太陽(yáng)能具有波動(dòng)性和不確定性，量子計(jì)算機(jī)可為電力管理找到最優(yōu)解。圖片來(lái)源：物理學(xué)家組織網(wǎng)

　　去年底，IBM公司推出兩款新型量子計(jì)算機(jī)——“夜鷹”與“潛鳥(niǎo)”；與此同時(shí)，丹麥宣布將打造“全球最強(qiáng)大的商用量子計(jì)算機(jī)”。這些消息是量子技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向現(xiàn)實(shí)世界的最新進(jìn)展。

　　量子技術(shù)，根植于量子力學(xué)。在這一領(lǐng)域，昔日被視為玄奧理論的奇觀，如今已化為創(chuàng)新引擎，催生以全新方式處理信息的計(jì)算機(jī)、以前所未有精度測(cè)量世界的傳感器，以及幾乎牢不可破的通信網(wǎng)絡(luò)。

　　極小尺度中蘊(yùn)藏著無(wú)限可能。如今，量子技術(shù)正悄然滲入工業(yè)、安全乃至人們?nèi)粘Ｉ畹闹T多方面。澳大利亞《對(duì)話》雜志網(wǎng)站在近日的報(bào)道中，盤(pán)點(diǎn)了量子技術(shù)即將深刻影響人類(lèi)日常生活的五種方式。

　　促進(jìn)醫(yī)藥研究與材料發(fā)現(xiàn)

　　一位藥學(xué)家面對(duì)成千上萬(wàn)種分子組合，試圖為絕癥尋找解藥；一位材料學(xué)家遍試原子配比，只為造出更輕更強(qiáng)的電池合金。傳統(tǒng)超級(jí)計(jì)算機(jī)雖可篩選，但終有局限。

　　輪到量子計(jì)算機(jī)登臺(tái)表演。它不同于經(jīng)典比特非0即1，量子比特可為0、1以及兩者的疊加態(tài)，如“薛定諤的貓”，生死未卜，萬(wàn)象并存。借此，量子計(jì)算機(jī)能并行探索海量可能性，洞悉經(jīng)典系統(tǒng)難以企及的規(guī)律。

　　在醫(yī)藥領(lǐng)域，這意味著更快發(fā)現(xiàn)新藥，更快應(yīng)對(duì)疫情；在材料科學(xué)領(lǐng)域，則有望催生高效能源材料、超強(qiáng)催化劑，乃至顛覆性的聚合物。所謂“工欲善其事，必先利其器”，量子模擬正是那把開(kāi)啟未來(lái)之門(mén)的鑰匙。

　　盡管全功能量子計(jì)算機(jī)仍在路上，但“量子+經(jīng)典”混合模式已初露鋒芒。

　　量子傳感器“明察秋毫”

　　量子傳感器，借量子疊加與糾纏之力，可探測(cè)微弱到近乎無(wú)形的變化，如地磁的輕顫、重力的波動(dòng)、空氣中億萬(wàn)分之一的污染物。

　　在導(dǎo)航領(lǐng)域，這些量子傳感器無(wú)需依賴GPS，僅憑地球磁場(chǎng)與重力場(chǎng)的細(xì)微差異，即可引導(dǎo)潛艇深潛、飛機(jī)穿云，真正實(shí)現(xiàn)“運(yùn)籌帷幄之中，決勝千里之外”。

　　在醫(yī)療領(lǐng)域，量子成像技術(shù)或可無(wú)創(chuàng)捕捉腦神經(jīng)活動(dòng)、早期腫瘤信號(hào)，提升診斷能力，使導(dǎo)致疾病的“罪魁禍?zhǔn)住睙o(wú)所遁形。

　　在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，這些傳感器可追蹤地表下的微妙變化，提供地震活動(dòng)的早期預(yù)警，或以卓越的精度檢測(cè)空氣和水中的微量污染物。

　　優(yōu)化物流與金融

　　現(xiàn)代社會(huì)如同一張巨網(wǎng)：電網(wǎng)調(diào)度、航班安排、物流配送、金融交易……每一環(huán)都牽一發(fā)而動(dòng)全身。即便最強(qiáng)超算，面對(duì)數(shù)十億種組合，也?！巴笈d嘆”。

　　量子算法卻能提綱挈領(lǐng)，利用量子并行優(yōu)勢(shì)，在紛繁選項(xiàng)中迅速鎖定最優(yōu)解。

　　未來(lái)，在量子技術(shù)的加持下，物流公司可實(shí)時(shí)調(diào)整路線，避開(kāi)擁堵與風(fēng)雨；航空公司能自動(dòng)重構(gòu)航班，阻斷連鎖延誤；能源系統(tǒng)可精準(zhǔn)匹配風(fēng)能、光能的波動(dòng)與用電高峰；金融機(jī)構(gòu)則能并行推演多種市場(chǎng)情景。

　　超安全通信

　　網(wǎng)絡(luò)安全，關(guān)乎國(guó)本民生。然而，現(xiàn)有加密體系正面臨量子計(jì)算機(jī)的“降維打擊”，一旦破解，互聯(lián)網(wǎng)安全將如沙塔傾覆。

　　然而，危局之中，亦藏轉(zhuǎn)機(jī)。量子通信，尤以“量子密鑰分發(fā)”（QKD）為代表，提供了本質(zhì)安全的解決方案，任何竊聽(tīng)行為都會(huì)擾動(dòng)量子態(tài)，立即暴露蹤跡，從而提供安全的加密通信。

　　量子加密可保障從金融交易到個(gè)人健康記錄，從政府機(jī)密到個(gè)人隱私的安全。對(duì)于國(guó)家安全機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，量子加密已成為戰(zhàn)略重點(diǎn)。對(duì)普通人而言，這意味著更可信的身份認(rèn)證、更低的網(wǎng)絡(luò)詐騙風(fēng)險(xiǎn)。

　　助推人工智能“躍遷”

　　人工智能（AI）正重塑世界，卻受限于算力瓶頸。訓(xùn)練大模型耗時(shí)耗能，處理復(fù)雜系統(tǒng)力有不逮。

　　量子計(jì)算或?qū)⒋蚱畦滂?。通過(guò)加速機(jī)器學(xué)習(xí)、優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、模擬復(fù)雜系統(tǒng)，它有望讓AI理解更深層語(yǔ)境，處理更龐大數(shù)據(jù)庫(kù)。

　　試想你的語(yǔ)音助手不再機(jī)械應(yīng)答，而能與你“心有靈犀一點(diǎn)通”；醫(yī)療AI能整合基因組與環(huán)境數(shù)據(jù)，為你量身定制治療方案；科學(xué)研究也能借量子模擬快速推進(jìn)。

　　量子技術(shù)賦能并攜手AI，或?qū)⒊蔀橹悄軙r(shí)代的關(guān)鍵一躍。

　　量子技術(shù)，早已不是紙上談兵。全球數(shù)十億美元投入，各國(guó)競(jìng)相布局，實(shí)驗(yàn)室原型不斷走出象牙塔接受測(cè)試。政府視其為戰(zhàn)略高地，企業(yè)視其為制勝利器。其影響所及，遠(yuǎn)不止科技本身，更將重塑教育、勞動(dòng)力、基礎(chǔ)設(shè)施與治理體系。（記者 劉 霞）

來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)