關于量子計算和人工智能應該了解的十件事

  ICC訊  近年來，新興技術日益突出。其中，量子計算極有可能改變我們的世界。量子計算已經顯示出有希望的證據，以一種難以置信的方式加速啟發(fā)式計算。因此，在復雜的解決方案中應用量子計算來解決制藥和材料發(fā)現、金融、自動駕駛汽車應用、人工智能等領域的問題，將對我們的生活產生重大影響。特別是，量子計算有潛力放大許多人工智能應用的影響。

  隨著企業(yè)變得越來越數字化，牢記即將到來的技術變革對于更好的規(guī)劃和戰(zhàn)略至關重要。由于這些技術進步，企業(yè)可能會從量子計算中獲得真正的收益。考慮到這一點，讓我們來探索一下在量子計算和人工智能世界中應該注意的10件事。

  1.量子計算的主要特點

  在所謂的經典計算機中，位被編程為數據單位，可能的值為1和0。在量子計算機中，數據單元是用量子比特編程的，它可以同時表示1、0或0和1的組合。

  一個很好的類比是燈的開關，在經典的計算機中它可以有開或關的位置。使用量子計算機中的量子位，開關可以同時具有從開到關的任何位置的光譜。量子比特的物理能力帶來了量子計算的兩個主要特征。

  疊加：這指的是量子位同時開啟和關閉的能力，或者在兩者之間的某個頻譜上。這種融入數據單元的不確定性和概率使得系統(tǒng)在解決某些類型的問題方面非常強大。

  糾纏：量子比特連接在一起的能力，即使它們在物理上是分開的，也會影響彼此的獨立性。因此，如果我們有兩個量子位，其中一個的位置發(fā)生了變化，即使量子位被分離，另一個也會受到影響。這一特性提供了以難以置信的高速移動信息的強大能力。

  2.更快更好

  量子計算機有四個基本功能，使其有別于今天的經典計算機：

  ● 質因數分解利用多維空間探索大問題空間，可能會徹底改變加密。

  ● 通過以前所未有的速度解決大型/復雜問題進行優(yōu)化。

  ● 量子計算機有效模擬復雜問題的仿真。

  ● 量子人工智能有更好的算法更快更準確。

  IBM的量子研究團隊發(fā)現，在運行數據分類實驗的量子計算機上糾纏量子位，與未糾纏量子位相比，錯誤率減少了一半。

  商業(yè)中的應用將解決復雜的問題。例如：

  ● 藥物開發(fā)需要物質分子模型，這是眾所周知的困難，因為分子中的原子以復雜的方式與其他原子相互作用。量子計算機的繼承糾纏特性在這里非常適用。

  ● 利用量子AI來加快自動駕駛汽車等訓練系統(tǒng)的時間和準確性。

  ● 從金融服務、制藥和醫(yī)療產品、醫(yī)療保健、能源、電信、媒體、旅游、物流和保險等多個行業(yè)，都將從量子計算中顯著受益。

  3.偏置放大器

  量子計算的放大效應超越了速度和準確性。它還強調了存在于AI/ML模型中的嵌入偏差。因此，易受算法偏差影響的應用，例如，在就業(yè)篩選領域、警務等可能會變得更加脆弱。換句話說，換言之，量子計算可能會產生放大的負面影響，這可能會使此類應用程序風險過高，無法在沒有特殊緩解控制的情況下使用。這是任何從事人工智能、量子計算的人都必須認識到并在他們的解決方案中，考慮到的一個意想不到的影響。

  4.增加算法的復雜性、透明度和可解釋性

  當前人工智能的一個核心問題是缺乏透明度和可解釋性，特別是在利用深度學習等復雜算法時。如果人工智能系統(tǒng)被用于直接影響生活的決策，如法庭判決、社區(qū)社會福利，甚至決定誰可以獲得貸款貸款利率，那么決策必須與實踐中非歧視性的實際事實掛鉤，這一點至關重要。

  可以理解的是，這種人工智能系統(tǒng)上的量子計算增加了透明度和可解釋性相關的復雜性。

  5.新的密碼標準

  這項了不起的技術的主要缺點是它能夠破解許多用來保護互聯(lián)網和其他關鍵應用的防御系統(tǒng)。量子計算對幾乎所有企業(yè)都依賴的網絡安全系統(tǒng)構成了嚴重威脅。如今，大多數在線賬戶密碼和安全交易和通信都是通過RSA或SSL/TLS等加密算法進行保護的。目前的標準依賴于將大數分解為質數的復雜性。

  然而，這是量子計算機擅長解決的一類問題。按照我們目前的標準前的標準破解密碼，一臺經典計算機需要100年的時間，但用量子計算機可以在幾秒鐘內完成。這種影響不僅限于個人賬戶密碼，還包括暴露私人通信、企業(yè)數據甚至軍事機密。

  6.不是當前電腦的替代品

  經典計算機在某些任務上比量子計算機做得更好，比如電子郵件、電子表格和桌面出版等應用。量子計算機的目的是成為解決不同問題的不同工具，而不是取代經典計算機。所以，在可預見的未來，我們仍然會有我們所知道的計算機系統(tǒng)，或者我們目前所知道的計算機系統(tǒng)的一個版本。

  7.接近主流

  量子技術的突破持續(xù)加速，投資不斷涌入，量子計算領域的初創(chuàng)公司持續(xù)增多。阿里巴巴、亞馬遜、IBM、谷歌和微軟等大型科技公司已經推出了商業(yè)化的量子計算云服務。

  盡管量子計算作為一個概念早在20世紀80年代初就已經出現了，但量子計算機能夠處理經典計算機無法處理的問題的第一個真正證據是在2019年末，當時谷歌宣布其量子計算機僅在200秒內就解決了這類計算。

  這一系列活動表明，首席信息官和其他領導人應該開始制定他們的量子計算戰(zhàn)略，尤其是在制藥等影響巨大的行業(yè)。

  8.不在拐角處

  盡管在構建不同的量子計算系統(tǒng)方面已經取得了重大進展，但我們還沒有接近于在每個企業(yè)都擁有一個，更不用說每個家庭了。盡管量子計算初創(chuàng)企業(yè)已經籌集了數億美元，但沒有人指望量子計算系統(tǒng)在未來五年內成為日常標準。

  這種延遲很大程度上是由于仍然存在的困難，包括設計、構建和編程量子計算系統(tǒng)的困難，其中包括噪聲、故障、量子相干性損失，當然還有與量子計算系統(tǒng)相關的高昂價格。

  9.需要半導體芯片和人才

  疫情給我們的生活方式帶來了關鍵變化，包括居家辦公的正常化、供應鏈中斷，以及對任何咳嗽的人的可疑表情。這也凸顯了半導體芯片的高需求、低供應。從科技設備到汽車，需求的增加顯著影響了消費價格。隨著量子計算機的出現，需求只會進一步增長，進而影響半導體的可用性和成本。除了硬件供應的限制，目前還沒有足夠的資源來支持量子計算系統(tǒng)和整個經濟生態(tài)系統(tǒng)。

  10.相關量子計算進展

  近年來，計算機技術在兩大方面取得了進展，一是在機器學習方面取得突破，開發(fā)出通過經驗自動改進的算法;二是對量子計算機的研究，理論上可以證明量子計算機比任何超級計算機都更強大。

  量子記憶電阻：科學家們已經創(chuàng)造了第一個被稱為量子憶阻器的設備原型，這可能有助于將人工智能和量子計算結合起來，實現前所未有的能力。

  可擴展性/芯片上的量子：當想到量子計算時，你還會想象一個大房間里塞滿了設備、清潔質量監(jiān)測器和專門的溫度控制人員嗎?該量子計算芯片具有集成的操作系統(tǒng)，用于工作流和量子位管理。

  隨著這一新的計算浪潮的到來，所有行業(yè)垂直領域的首席信息官和領導者都有一項信托責任，也有一個獨特的機會來把握量子計算這一新世界定義技術的脈搏。

  雖然量子計算的廣泛采用和應用似乎還很遙遠，但現在是科技企業(yè)開始自學該技術的時候了。當客戶開始更多地了解它并提出問題時，你要準備好答案，并為客戶提供正確的建議。