量子计算和人工智能 应该知道的10件事

近年来，新兴技术崭露头角，其中量子计算以其独特的潜力引领时代风潮，它有可能改变我们的世界，以令人难以置信的方式加速启发式计算。在复杂的解决方案中，量子计算的应用领域广泛，包括药物和材料发现、金融、自动驾驶汽车、人工智能等，将对我们生活产生深远影响。特别是，量子计算有潜力极大地放大许多人工智能应用的影响力，甚至包括正面和负面效应。

随着组织逐渐数字化，记住即将到来的技术转型至关重要。量子计算作为其中的一项重要技术，正受到越来越多公司的关注。以下是关于量子计算和人工智能领域的10个关键要点：

1. 量子计算的核心特性

量子计算不同于经典计算机，其数据单元是量子比特（量子比特），可以同时表示一、零或二者的组合状态。一个有趣的类比是电灯开关，经典计算机只能处于开或关的状态，而量子比特的开关可以同时处于任何位置频谱上。这使得量子计算具有两大主要特性：叠加与纠缠。叠加是指量子比特同时开启和关闭的能力，这种不确定性为它在解决某些问题时提供了强大的优势。纠缠则是两个或多个量子比特间的相互影响，即使它们在物理上相隔很远也能产生联动效应。这使得量子计算在信息传递上具有难以置信的高速优势。

2. 量子计算的优越性

与传统计算机相比，量子计算机拥有四大独特功能：质因式分解可用于探索大型问题空间并可能改变加密方式；以前所未有的速度解决大型或复杂问题；对复杂问题进行建模；以及利用量子人工智能实现更快、更准确的算法。例如，在药物开发中，量子计算机能模拟物质分子间的复杂交互，大大加快开发进程。而在自动驾驶汽车领域，利用量子人工智能可以加快训练系统的速度和准确性。从金融服务到物流保险等多个行业都将从量子计算中获益匪浅。

3. 量子计算的放大效应与偏见问题

量子计算的放大效应不仅体现在速度和准确性上，还可能放大AI/ML模型中的固有偏见。在某些应用场景中，如就业筛选或警务领域，如果未妥善处理算法偏见问题，可能会带来严重后果。使用AI和量子计算的应用开发者必须意识到并考虑这一点。

4. 算法的复杂性、透明度和可解释性

人工智能面临的核心问题是缺乏透明度和可解释性，尤其是在使用深度学习等复杂算法时。在直接影响生活的决策领域如法律判决、社会福利决策和信贷审批等，需要保证AI系统的决策与实际情况相关联。量子计算的加入增加了算法的复杂性，可能对透明度和可解释性产生不利影响。

5. 新的密码学挑战与解决方案

达斯汀·穆迪，这位在NIST大放异彩的数学家，在IBM的密码学会议上展望了量子计算的未来。他表示：“我们的目标是在大约2024年发布最终的完善版本。”量子计算的发展正在稳步前行。

量子技术的突破正在加速，并且已经吸引了大量的投资。初创公司如雨后春笋般涌现，大型科技公司如阿里巴巴、亚马逊、IBM、谷歌和微软也纷纷涉足其中，推出了商业量子计算云服务。量子计算领域正在迅速走向主流。

虽然量子计算作为一个概念早在1980年代初就已存在，但真正的证据显示其能处理经典计算机无法应对的复杂问题，是在谷歌在短短200秒内解决这类问题的宣布之后。高盛预测，五年内将引入量子算法来为金融工具定价。霍尼韦尔更是展望了一个未来：量子将在未来几十年内形成一个价值1万亿美元的产业。众多活动表明，各行业领导者，特别是制药等行业，应该开始制定他们的量子计算战略。

尽管在构建不同的量子计算系统方面取得了重大进展，但我们距离在每个组织甚至每个家庭都拥有一个量子计算系统还有很长的路要走。量子计算系统在未来五年内不会成为日常标准，尽管初创公司已经筹集了数亿美元资金。这种延迟主要是由于仍然存在的设计、构建和编程上的困难，包括噪声、故障、量子相干性的丧失以及高昂的价格标签。

大流行凸显了半导体芯片的高需求与低供应之间的矛盾。从设备到汽车，需求的增长对消费者价格产生了重大影响。随着量子计算机的出现，这一需求只会进一步增长，对半导体的可用性和成本产生相应的影响。我们目前还缺乏足够的资源来训练和支持量子计算系统和整个经济生态系统的发展。

近年来，计算技术的进步主要表现在两个方面：机器学习的突破和量子计算机的研究。科学家们已经创造出一种名为量子忆阻器的设备原型，它可能有助于将这两个领域的精华结合起来——实现人工智能与量子计算的完美结合，从而带来前所未有的功能。量子计算芯片的出现也带来了新的希望。这种芯片具有集成操作系统，用于工作流和量子比特管理。这是由剑桥的量子专家Riverlanes与数字量子公司SEEQC合作完成的创新工作。随着这一新计算浪潮的到来，各行业领导者都有独特的机会掌握量子计算这一新世界定义技术的脉搏。虽然量子计算的广泛应用似乎还有很长的路要走，但现在正是MSP和其他科技公司开始对这项技术进行自我教育的好时机。