量子计算引发信息革命_量子计算与人工智能_引发第二次革命的发明(6)

O’Donnell 说，「1997 年，Shor 展示了一个量子计算机算法，能够高效的求解大数字的因数。」从此之后，它就成为了该领域发展的一个标尺。

2001 年，IBM 使用一台 7 量子位的量子计算机求解了 15 的因子 3 和 5。2012 年，一个研究团队求解了 21 的因子。然后到了 2014 年，一种被称为极小化算法（minimization algorithm）的前沿方法成功求解了 56,153 的因子。

卡耐基梅隆的 Ryan O’Donnell 说量子计算机能解决现有的每种密码学

O’Donnell 还说道，「除了现实意义，Shor 的算法在数学上也很具美感。它启发的许寻求超快的量子算法解决其他在常规计算机上无法解决的计算任务。」

如同你能想象的，寻找这样的任务需要一定的抽象思维，以及对相关概念的极大掌握。为仍处于积极开发阶段的计算形式寻求应用不是一件小事。

O’Donnell 说，「在量子计算机建立起来之前，有人可能想知道做这些事的意义。这让我想到了 Ada Lovelace 和 Babbage 的 Analytical Engine 的故事。」这是出现在 19 世纪 50 年代的通用物理计算机的假设。「Ada Lovelace 在 Babbage 的计算机上设计了解决特定数学难题的著名算法，那是在我们能造出这种计算机的 100 年前。」

应用算法

很难明白过去一个量子算法的抽象性质以及这些概念是如何被应用来解决现实世界中的问题的，尤其是如果你不懂数学。幸运的是 Shor 的算法能展示量子计算机产生的结果，或者说后果。

NASA 的 512 位 Vesuvius 处理器被冷却到 20 millikelvin

想像一下 Shor 的算在一台传统计算机上运行。就像前面提到过的，10000 位数的因式分解，要花上几千年才能算出来。「即便听上去有点入让人失望，但是有一点还是令人安慰的，」O’Donnell 说。「几乎所有的网络安全和密码都依赖于计算机能在一个确切的时间内做出 10000 位数的因式分解。」

如果真的能造出实体的量子计算机，那真的很难猜测它对密码安全意味着什么。「我们有可能造出一个全面的量子计算机，这就意味着计算机几乎能破解所有的密码。」O'Donnell 补充道。

当然，以目前该领域领先的研究来看，还远不能造出一个全面的量子计算机，所以黑客集团没有攻克所有密码不是因为他们不想，而是没那个能力。但是这也揭示了量子计算机出现后能产生的影响有多么深远。「目前还很安全，」O’Donnell 说。「但是国家已经建议在不远的未来每个人都应该放弃基于因式分解的加密技术，正是因为量子计算机很有可能真的出现。」

「大部分人正在从针对量子技术寻找一个经典的加密技术来研究后量子密码学（post-quantum cryptography），」Svore 说道。「现在的研究焦点是找到比 RSA 更强大的东西。下一代会是什么？我们知道 RSA 在量子计算机面前不再有用——那其他的呢？」

它能完全模拟任何任意的系统。那才是最重要的事情。

量子硬件的另一个直接应用是进一步研究其他领域的科学。「它能够完全模拟任何任意的系统，」Winfried Hensinger 说。「那才是最重要的事情。」

传统系统的有限计算能力意味着一个模拟模型特定元素一定达不到它的最佳精确度。「它与量子计算机之间的差别是你不必再制造这些近似值了，」Hensinger 继续说到。「你只要模拟整个系统就好。」

这可以为那些依赖模拟来收集数据的研究项目带来影响深远的优势。确实如此，我们在这类使用上看到了富有意义的进展。7 月，谷歌宣布它的量子设备已成功地计算了氢分子的电子结构。

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