量子计算能解决现实世界的问题吗?
量子计算的世界是如此复杂和雄心勃勃，以至于有些人可能认为它属于科幻小说的领域. 但, 物理学家约翰·马提尼斯和伊恩·沃姆斯利告诉零压力播客主持人海伦·沙曼, 量子计算机可能对人工智能等产生巨大影响, 运输、后勤及国防 & 安全.
量子计算在1980年才出现, 但这是一项迅速崛起的技术，一些人已经期待它能产生重大成果. 它侧重于发展基于量子理论原理的计算机技术, 如何解释能量和物质在原子和亚原子水平上的行为.
而传统的计算机将信息编码为1和0的二进制形式, 量子计算使用量子比特或量子位, 让它有可能利用亚原子粒子以多种状态存在的独特能力, 同时是1和0. 量子计算机解决当今经典计算机无法解决的复杂问题的潜力，使人们希望这项技术将对社会产生深远的影响.
Breakthroughs in medicine through research into new molecules; solving complex logistical problems of transport systems and manufacturing; further development of AI; and advances in secure communications for the likes of the aeronautics and defence industries: all are mentioned as potential benefits that could be within our reach within the next couple of decades.
在一场精彩的讨论中, 前宇航员海伦·沙曼收到约翰·马提尼斯的来信, 加州大学圣巴巴拉分校物理学教授, 还有伊恩·沃姆斯利, 伦敦帝国理工学院教务长，实验物理系主任. 他们警告说，在我们看到机器能够产生切实的应用来帮助社会之前，还有很多需要发展的地方. 然而，两人都乐观地认为这一天终将到来.
“机器现在可以解决有趣和重要的问题, 但还没有能够带来直接公共利益的项目,伊恩·沃姆斯利说. “但我们正处于扩大规模的阶段.”
目前的进展
量子计算已经从物理学家保罗·贝尼奥夫1980年提出的最初想法走了很长一段路, 但, 马丁尼和沃姆斯利说, 它仍处于试验阶段. 最大的进步可能是2019年量子霸权的实现, 谷歌人工智能量子团队展示了可编程量子设备能够解决最先进的经典计算机无法解决的数学问题. 约翰·马提尼斯是这个团队的关键成员.
“量子至上实验是为了证明量子力学是有效的, 你可以建立一个系统,马丁尼说。.
“我们正在稳步前进，这是一个重要的里程碑, 但我们需要更多的创新，并克服一些挑战，包括(在马提尼使用的超导平台的情况下), 需要在极低的温度下工作.”
其他挑战包括现有测试技术中的错误发生率, 以及影响光子平台在光学计算机中使用的吸收和不可预测性问题, 伊恩·沃姆斯利的专长. 机器的能源消耗可能有房子那么大，这是另一个需要努力解决的问题.
尽管如此, 正如沃姆斯利所指出的, 已经有大量的公共和私人资金投入到这项技术的研究中, 是什么激发了竞争创造力, 让我们更接近, 有一天,, 串口应用程序.
“过去几年，英国已承诺投资10亿英镑, 欧盟量子旗舰项目投资10亿欧元，美国国家量子计划投资1亿美元.50亿美元，”沃姆斯利说.
“新加坡也有大型项目, 欧洲, 加拿大, 澳大利亚和日本, 而中国人的努力集中在他们的国家机构和大学. 有大量的公共资金投入其中，也有一些大公司在投资, 包括谷歌, IBM, 微软, 以及私人风险资本进入初创企业. 当你把所有这些加起来的时候，它们就变成了真钱.”
潜在的好处?
虽然它可能不会马上到来, 一些专家认为，在不久的将来，量子计算有可能通过使用新的化学算法来提高植物产量，从而解决与气候相关的问题, 更好的肥料和杀虫剂. 即将到来的还有利用量子计算机来优化航空航天、国防和运输领域的复杂物流.
事实上, 伊恩·沃姆斯利说, 更简单的随机数生成机器已经在销售. 这些技术有可能在市场模拟中用于生成用于安全通信的密码本.
“量子计算机将遵循我们在台式计算机上看到的相同趋势,约翰·马提尼斯说. “复杂的程序将放在数据中心，我们将远程访问它们，就像我们现在远程访问任何强大的程序一样. 这将是普通人——而不是那些在政府机构或研究实验室工作的人——使用量子计算机的方式.”
他补充说:“谷歌希望在这个十年结束前制造出一台百万量子比特的机器。.
“有很多人在量子计算技术上努力工作. 它可能会对世界产生非常大的影响.”