神奇的量子计算机（二）

上节我们提到了量子计算机的历史沿革，相信大家已经对量子计算机有了一个初步的了解。这次小编带大家一起了解一下量子计算机的神通。

01

真正精准的气象预报将不再遥远

虽然现在的计算机的计算能力已经达到了12.5亿亿次/秒（中国的神威-太湖之光超级计算机），但是没有一台计算机可以在同一时间对所有的数据进行分析，这也是传统计算机自身不可逾越的局限性。相比于传统计算机，量子计算机可以轻易的在同一时间对所有的数据进行分析，建立更好的气候模型，以便人们深入了解人类活动是如何影响环境的。基于这些模型，我们对未来气候的变暖形势进行估计，并帮助我们决定采用什么样的措施来避免灾难的发生。

这个意义是巨大的，这同样暗示了我们可以对地震、火山爆发、飓风天气做到精准预测，从而可以减少因为自然灾害带来的财产损失。

02

更好的解读“基因密码”

人类基因组含有约31.6亿个DNA碱基对，碱基对是以氢键相结合的两个含氮碱基，以胸腺嘧啶（T）、腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）和鸟嘌呤（G）四种碱基排列成碱基序列，其中A与T之间由两个氢键连接，G与C之间由三个氢键连接，碱基对的排列在DNA中也只能是A对T，G对C。其中一部分的碱基对组成了大约20000到25000个基因，因此从2000年到2006年共进行了6年时间才完成对所有的基因测序，但这仅仅是第一步。

由于不同的基因对应着不同的生理功能，所以从基因层面破译所有的病因并找到相应的基因治疗方法是一件计算量非常巨大的事情。但是对于量子计算机而言则是小菜一碟，相信在不久的将来，量子计算机破译的基因密码将帮助所有的病人脱离癌症、心脏病、白血病等疑难疾病带来的痛苦。

03

助力智能交通

智能交通系统是目前国际上公认的前面有效解决交通运输领域问题的根本途径，它是在现代科学技术充分发展进步的背景下产生的。智能运输系统利用现代科学系统在道路车辆和驾驶员之间建立起职能的联系。优化和调整道路交通流量的时空分布，充分利用现有资源，实现人车路的和谐统一。ITS在极大的提高运输效率的同时，充分保障交通安全，改善环境质量和提高能源里有效率。对于这样一个巨大的工程，实现起来都离不开计算机的大数据处理、实时计算、系统优化等功能，说到底就是计算能力的问题。这时候，量子计算机的高速运算能力无疑是最好的解决方案。如果你规划了一个含有10个不同站的行程，传统计算机需要单独计算所有可能路线的总长度并挑选出其中最佳的路线。而量子计算机可以同时计算所有线路的长度，计算出最佳路线所需的时间更短。

利用量子计算机对空中交通模式进行深度分析，将带来更高效的航线安排，可以有效统筹飞机起飞、降落时的时间从而减少出行时间。

同样的技术可以应用于高速公路、各种复杂的城市系统网络（电网等），从而达到高效、避免拥堵的目的。

04

国防安全和加密通信

不管我们是否意识到，我们时刻使用着加密技术。当我们登录电子邮箱或使用信用卡进行网购的时候，我们都需要依赖加密技术。利用量子计算机卓越的性能可以使加密更安全可靠。

这种超级安全的通信方式被称为量子密钥分配，当彼此之间传递信息的时候，信息只有经过密钥破解后才能正确显示。如果第三方截获了密钥，但由于量子学的特性，密钥就会失效从而导致信息不能被准确读出。该通信技术的初步版本已经在欧洲的一些地方试用。

同样的，正如量子计算可以使通信更加安全，量子计算机可以非常容易地破解我们现有的加密信息。从斯诺登泄露的国家安全局的相关文件中就提出该机构计划开发量子计算机来进行加密信息的破译工作。

如果一个黑客（或好管闲事的政府机构）试图染指量子计算机，那么诸如银行、政府机构等利用老式加密技术的部门行业就会深陷危机。

05

助力太空探索

就像美国科幻电影里的太空探索一样，人类也在积极在宇宙中寻找着适合我们人类生存的“第二故乡”，这听起来有点杞人忧天，但是随着人类科技水平的突飞猛进和地球环境的日益恶化，这个看似遥远的目标也日渐提上人类未来发展的日程上来。但是茫茫星空，到底“第二故乡”身在何处？我们不得而知，因此各国才积极的通过各种太空探索计划来探索星空。就拿太阳系而言，现在人类已经发现的行星数目就超过了50万颗之多，要从这50万颗中寻找“第二故乡”其难度就可想而知，这其中的工作包括：星球上大气条件测量（当然要使用计算机对大气数据分析）、土壤检测、温度检测、气体检测、水资源分布探测等等，这个计算量已经是经典计算机难以应付的了，就更别说对银河系行星进行探测了！ 对于量子计算机而言，任何繁重的计算量都是小菜一碟，所以未来的太空探索一定不能离开量子计算机的参与！

06

机器学习

从2016年进行的“李世石和AlphaGo”之战到2017年进行的“围棋第一人柯洁和AlphaGo”之战，人工智能都以绝对优势战胜人类棋手，A老师绝对给质疑人工智能的人们好好上了一课！不难看出，人工智能正以强大的姿态引领人类下一波的科技革命。

对于千变万化的围棋棋局，人工智能已经能够应对自如，其学习能力也日益增强：从阿尔法狗的几年埋头苦干终成“围棋大师“到阿尔法新狗闭关修炼一天干掉”老狗“创造神话，人工智能的强大学习能力真的是让人们哑口无言！而这仅仅是在经典计算机的帮助下人工智能所能取得的成绩。

我们可以想象：人工智能如果搭上了量子计算机这匹千里马后必将一日千里！得益于量子计算机的强大计算能力，人工智能的学习能力将会发生质的变化，这将助力人们更加完善人工智能算法并在更多领域发挥人工智能的优势，更好的帮助人类完成各种各样的工作。相信在量子计算机的帮助下，我们的世界将变得更加美好！

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