我们生活在一个技术时代，但还有更多的事情要做。 近年来，大公司在量子计算方面取得了微小但重大的飞跃，这似乎有望改变我们所知的世界。 下面列出的潜在用途将对从移动到医疗保健的方方面面产生影响。 就像个人可以在 1950 年代看到经典计算机和相关技术的一些今天的应用一样，我们可能会对量子计算机出现的应用感到惊讶。 在此博客中，您将全面了解量子计算及其工作原理，以及您可以购买的最佳股票，包括谷歌或 IBM。
什么是量子计算？
量子计算是一个多学科领域，它结合了计算机科学、物理学和数学，可以比传统计算机更快地解决复杂问题。 量子计算包括硬件研究和应用程序开发。 通过利用叠加和量子干涉等量子力学效应，量子计算机能够比传统计算机更快地解决某些类型的问题。 物理系统的机器学习 (ML)、优化和模拟是量子计算机可以提供这种速度改进的一些应用。 金融领域的投资组合优化或化学系统模拟可能成为未来的用例，解决目前市场上最强大的超级计算机也无法解决的问题。
量子计算如何工作？
当被问及量子计算如何工作时，人们的反应是什么？ 让我们进行一次彻底的检查。 量子计算机和传统计算机之间有一些相似之处。 例如，这两种类型的计算机通常都包括芯片、电路和逻辑门。 它们的活动由算法（基本上是顺序指令）指导，并使用由 XNUMX 和 XNUMX 组成的二进制代码对信息进行编码。
两种计算机都使用物理项目来对这些 XNUMX 和 XNUMX 进行编码。 这些设备代表经典计算机中两种状态的位（二进制数字），例如，电流打开或关闭，磁铁向上或向下。 量子计算机利用量子比特，以完全不同的方式处理数据。 虽然经典位只能表示一或零，但量子位可以处于一和零的叠加状态，直到测量其状态。
此外，几个量子比特的状态可以纠缠在一起，这意味着它们在量子力学上相互联系。 叠加和纠缠为量子计算机提供了传统计算所不具备的特性。 量子位可以通过操纵原子、称为离子或电子的带电原子，或通过纳米工程所谓的人造原子，例如超导量子位电路，使用称为光刻的印刷技术来创建。
量子计算的原理是什么？
量子计算机基于量子原理工作。 叠加、纠缠和退相干只是为了完全掌握量子原理而必须掌握的几个词。 让我们在下面更详细地了解这些原则。
#1。 叠加
叠加态类似于经典物理学中的波，可以组合两个或多个量子态以产生另一个有效的量子态。 每个量子态也可以表示为两个或多个不同的独特状态的总和。 这种量子位叠加赋予了量子计算机固有的并行性，使它们能够同时进行数百万次操作。
#2。 纠缠
当两个系统联系如此紧密，以至于一个系统的知识可以立即提供另一个系统的知识时，就会发生量子纠缠，无论它们相距多远。 量子处理器可以通过测量另一种粒子来推断有关一种粒子的信息。 例如，他们可以决定，如果一个量子位向上旋转，另一个量子位将始终向下旋转，反之亦然。 由于量子纠缠，量子计算机可以更快地解决难题。
当你测量量子态时，波函数会塌缩，你会得到一个零或一个。 在这种已知或可预测的条件下，量子位充当经典位。 纠缠是指量子位将其状态与其他量子位的状态关联起来的能力。
＃3。 退相干
退相干是量子比特量子态的损失。 辐射等环境影响会导致量子比特的量子态崩溃。 设计旨在延迟状态退相干的众多元素，例如开发保护量子位免受外部场影响的特殊结构，是构建量子计算机的重大工程难题。
量子计算机的组件是什么？
量子计算机和传统计算机一样，有硬件和软件。
#1。 量子硬件
三个组件构成了量子硬件。
- 量子数据平面：量子数据平面是量子计算机的核心，包含物理量子位以及保持它们就位所需的结构。
- 控制和测量平面：数字信号由控制和测量平面转换成模拟或波形控制信号。 量子数据平面中量子比特的操作是由这些模拟信号执行的。
- 控制处理器平面和主处理器： 量子算法或一系列操作由控制处理器平面实现。 主机处理器与量子软件通信，并将数字信号或一系列经典位发送到控制和测量平面。
#2。 量子软件
量子软件使用量子电路来实现独特的量子算法。 量子电路是一种计算例程，它定义了一组要在底层量子位上执行的逻辑量子操作。 可以使用各种软件开发工具和框架对量子算法进行编码。
公司如何使用量子计算？
量子计算有可能改变企业。 以下是一些用例示例：
#1。 毫升
机器学习 (ML) 是研究大量数据以帮助计算机做出更好的预测和判断的过程。 量子计算研究调查了信息处理的物理边界，并在基础物理学领域开辟了新天地。 许多科学和工业学科都受益于这项研究，包括化学、优化和分子建模。 它也越来越多地用于金融服务以预测市场动向和制造业以优化流程。
#2。 优化
量子计算具有改善研发、供应链优化和制造的潜力。 例如，通过优化复杂流程中的路径规划等元素，您可以使用量子计算来降低与制造流程相关的成本并缩短周期时间。 另一个应用是贷款组合量子优化，它允许贷方释放现金、降低利率并改善服务。
#3。 模拟
随着药用化合物和材料的复杂性，准确模拟系统所需的计算工作呈指数级增长。 即使使用近似方法，当代超级计算机也无法达到这些模拟所需的精度水平。 量子计算有可能解决化学中一些最困难的计算问题，使科学家能够进行目前难以处理的化学模拟。 例如，Pasqal 创建了他们的 QUBEC 计算软件来执行化学模拟。 QUBEC 自动执行运行量子计算活动所需的繁重工作，例如计算资源的自主配置、预处理和后处理经典计算以及错误缓解。
量子计算的局限性
量子计算在广泛领域的发展和问题解决方面具有巨大前景。 但是，它目前有局限性。
- 量子位环境中最微小的破坏都会产生退相干或衰变。
- 这会导致计算崩溃或发生错误。 如前所述，量子计算机在计算时必须免受所有外部干扰。
- 计算阶段的错误修复还没有完善。 结果，计算可能不可靠。 由于量子位不是数字数据位，因此它们无法从传统计算机采用的传统纠错程序中获益。
- 检索计算结果时可能会发生数据损坏。 诸如确保测量行为的特定数据库搜索算法之类的发展使量子态退相干成正确的响应是有希望的。
安全和量子密码学仍处于早期阶段。 - 量子比特的缺乏阻碍了量子计算机充分发挥其潜力。 研究人员尚未生产超过 128 个。
2023 年值得关注的量子计算股票
在本节中，我们将介绍要投资的量子计算股票，以及要购买的“最佳”量子计算股票。 它们如下：
#1。 谷歌量子计算股票
无论我们如何努力，我们根本无法将 Google (GOOG) 称为 Alphabet。 谷歌量子计算股票最近的重大新闻是其声称创造了量子晶体。 尽管我们尽了最大努力，但我们无法找到一篇文章来充分描述这一壮举。 谷歌正在投资数十亿美元，以便在 2029 年完成其量子计算机。为了帮助其实现这一目标，该公司在加利福尼亚州建立了谷歌人工智能园区。 一旦成立，谷歌量子计算股票可能会推出基于云的量子计算服务。 所以请密切关注这个空间。
#2。 霍尼韦尔量子计算股票
霍尼韦尔（HON）一直与一家私营公司剑桥量子计算公司密切合作，并刚刚宣布成立一家新公司。 此外，Honeywell Quantum Solutions (HQS) 和 Cambridge Quantum (CQ) 将合并成立一家新的（未命名）公司，Honeywell 将向其投资 270 至 300 亿美元。 霍尼韦尔将成为新公司最大的股东，CQ 股东持股超过 45%。
#3。 IBM 量子计算股票
IBM Quantum Computing Stock (IBM) 仍在从罗睿兰 Kool-Aid 过多的严重后遗症中恢复过来，但他们的新 CEO 已经将量子计算放在了他的雷达上。 此外，IBM Quantum Computing Stock 旨在帮助企业和社会从量子计算中获益，并设定了到 1,000 年构建 2023 多个量子位处理器的目标。
#4。 微软量子计算股票
微软股票（MSFT）是一家价值 2 万亿美元的科技巨头，涉足包括量子计算在内的多个领域。 微软的Azure Quantum平台为企业提供了使用量子技术的机会。
#5。 其他
摩根大通和 Visa 等金融服务公司对量子计算和相关技术很感兴趣。
量子计算机与经典计算机
与传统计算机相比，量子计算机具有更基本的结构。 他们缺乏记忆力和处理器。 量子计算机只不过是超导量子比特的集合。 量子计算机和传统计算机对信息的处理方式不同。
量子比特在量子计算机中用于执行多维量子算法。 随着量子比特的增加，它们的处理能力呈指数级增长。 传统处理器使用位来执行多个程序。 随着附加位的增加，它们的功率线性增加。 传统计算机的计算能力要低得多。 经典计算机是日常工作的理想选择，因为它们没有错误。 量子计算机最适合更高级别的任务。
经典计算机不需要任何特别的维护。 为了防止过热，他们可能会使用一个简单的内部风扇。 量子处理器必须与最小的振动隔离，并保持极低的温度。
如何开始量子计算？
如果您想试验量子计算，您可以从本地系统上的量子硬件模拟器开始。 模拟器是在传统计算机上模拟量子现象的软件。 此外，它们是可预测的并且能够观察量子态。 它们可用于在投入量子硬件时间之前测试算法。 然而，它们无法重现真正的量子行为。
量子计算实际上做了什么？
量子计算使用量子理论来解决数学问题和运行量子模型。 它用于模拟光合作用、超导和复杂分子结构等量子系统。
现在有量子计算机吗？
这些超级强大的小工具是一项备受争议的即将到来的技术，它利用了量子物理学的特性。 去年 433 月，IBM 发布了 Osprey，这是一款新的 2021 量子位处理器，比其仅在 XNUMX 年制造的前身强大三倍。
量子计算有多现实？
可以肯定的是，量子计算是真实存在的，但它可能并不像宣传的那样。 仍有许多限制，但随着改进量子计算的新技术的出现，其跨行业应用也在不断涌现。
量子计算机可以解决什么问题？
目前在最强大的超级计算机上需要多年才能解决的复杂问题可能在几秒钟内得到解决。 未来的量子计算机可以开启数学和科学领域以前难以想象的视野，帮助解决气候变化和粮食安全等生存问题。
我们离量子计算还有多远？
在有限的形式下，量子计算已经可用。 然而，它有可能在未来五到十年内进入主流，就像传统计算机在 1970 年代和 1980 年代从实验室和大型企业传播到各种规模的企业以及家庭一样。
底线
量子计算与传统计算不同。 它采用量子位，既可以是 1 也可以是 0。传统计算机中的位只能是 1 或 0。因此，量子计算变得更快、更强大。 预计它将被用于处理范围广泛的极其复杂和有价值的任务。 虽然目前它有局限性，但它将被各行各业的许多大公司投入使用。
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参考资料
