關於量子運算和人工智慧應該了解的十件事

近年來，新興科技日益突出。其中，量子計算極有可能改變我們的世界。量子運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式運算。因此，在複雜的解決方案中應用量子運算來解決製藥和材料發現、金融、自動駕駛汽車應用、人工智慧等領域的問題，將對我們的生活產生重大影響。特別是，量子運算有潛力放大許多人工智慧應用的影響。

隨著企業變得越來越數位化，牢記即將到來的技術變革對於更好的規劃和策略至關重要。由於這些技術進步，企業可能會從量子運算中獲得真正的利益。考慮到這一點，讓我們來探索一下在量子運算和人工智慧世界中應該注意的10件事。

1、量子計算的主要特點

在所謂的經典電腦中，位元被編程為資料單位，可能的值為1和0。在量子電腦中，資料單元是用量子位元編程的，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，在經典的電腦中它可以有開或關的位置。使用量子電腦中的量子位元，開關可以同時具有從開到關的任何位置的光譜。量子位元的物理能力帶來了量子運算的兩個主要特徵。

疊加：這指的是量子位元同時開啟和關閉的能力，或是在兩者之間的某個頻譜上。這種融入資料單元的不確定性和機率使得系統在解決某些類型的問題方面非常強大。

糾纏：量子位元連結在一起的能力，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資訊的強大能力。

2、更快更好

量子電腦有四個基本功能，使其有別於今天的經典電腦：

● 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。

● 透過以前所未有的速度解決大型/複雜問題進行最佳化。

● 量子電腦有效模擬複雜問題的模擬。

● 量子人工智慧有更好的演算法更快更準確。

IBM的量子研究團隊發現，在執行資料分類實驗的量子電腦上糾纏量子位元，與未糾纏量子位元相比，錯誤率減少了一半。

商業中的應用將解決複雜的問題。例如：

● 藥物開發需要物質分子模型，這是眾所周知的困難，因為分子中的原子以複雜的方式與其他原子相互作用。量子電腦的繼承糾纏特性在這裡非常適用。

● 利用量子AI加速自動駕駛汽車等訓練系統的時間和準確性。

● 從金融服務、製藥和醫療產品、醫療保健、能源、電信、媒體、旅遊、物流和保險等多個行業，都將從量子計算中顯著受益。

3、偏壓放大器

量子運算的放大效應超越了速度和準確性。它也強調了存在於AI/ML模型中的嵌入偏差。因此，易受演算法偏差影響的應用，例如，在就業篩選領域、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式風險過高，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慧、量子計算的人都必須認識到並在他們的解決方案中，考慮到的一個意想不到的影響。

4、增加演算法的複雜性、透明度和可解釋性

目前人工智慧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複雜演算法時。如果人工智慧系統被用於直接影響生活的決策，例如法庭判決、社區社會福利，甚至決定誰可以獲得貸款貸款利率，那麼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，這種人工智慧系統上的量子計算增加了透明度和可解釋性相關的複雜性。

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網路和其他關鍵應用的防禦系統。量子運算對幾乎所有企業都依賴的網路安全系統構成了嚴重威脅。如今，大多數線上帳戶密碼和安全交易和通訊都是透過RSA或SSL/TLS等加密演算法進行保護的。目前的標準依賴於將大數分解為質數的複雜性。

然而，這是量子電腦擅長解決的一類問題。以我們目前的標準前的標準破解密碼，一台經典電腦需要100年的時間，但用量子電腦可以在幾秒鐘內完成。這種影響不僅限於個人帳號密碼，還包括揭露私人通訊、企業資料甚至軍事機密。

6、不是目前電腦的替代品

#經典電腦在某些任務上比量子電腦做得更好，例如電子郵件、電子表格和桌面出版等應用。量子電腦的目的是成為解決不同問題的不同工具，而不是取代經典電腦。所以，在可預見的未來，我們仍然會有我們所知道的電腦系統，或是我們目前所知的電腦系統的一個版本。

7、接近主流

量子技術的突破持續加速，投資不斷湧入，量子運算領域的新創公司持續增多。阿里巴巴、亞馬遜、IBM、Google和微軟等大型科技公司已經推出了商業化的量子運算雲端服務。

儘管量子運算作為一個概念早在20世紀80年代初就已經出現了，但量子電腦能夠處理經典電腦無法處理的問題的第一個真正證據是在2019年末，當時Google宣布其量子電腦僅在200秒內就解決了這類計算。

這一系列活動表明，資訊長和其他領導人應該開始製定他們的量子運算策略，尤其是在製藥等影響巨大的行業。

8、不在轉角處

儘管在建構不同的量子運算系統方面已經取得了重大進展，但我們還沒有接近在每個企業都擁有一個，更不用說每個家庭了。儘管量子運算新創公司已經籌集了數億美元，但沒有人指望量子運算系統在未來五年內成為日常標準。

這種延遲很大程度上是由於仍然存在的困難，包括設計、建造和編程量子計算系統的困難，其中包括雜訊、故障、量子相干性損失，當然還有與量子計算系統相關的高昂價格。

9、需要半導體晶片和人才

疫情為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。這也凸顯了半導體晶片的高需求、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。隨著量子電腦的出現，需求只會進一步成長，進而影響半導體的可用性和成本。除了硬體供應的限制，目前還沒有足夠的資源來支援量子計算系統和整個經濟生態系統。

10、相關量子運算進展

#近年來，電腦科技在兩大方面取得了進展，一是在機器學習方面取得突破，開發出透過經驗自動改進的演算法;二是對量子電腦的研究，理論上可以證明量子電腦比任何超級電腦都更強大。

量子記憶電阻：科學家已經創造了第一個被稱為量子憶阻器的設備原型，這可能有助於將人工智慧和量子計算結合起來，實現前所未有的能力。

可擴展性/晶片上的量子：當想到量子運算時，你還會想像一個大房間裡塞滿了設備、清潔品質監測器和專門的溫度控制人員嗎？此量子計算晶片具有整合的作業系統，用於工作流程和量子位元管理。

隨著這股新的運算浪潮的到來，所有產業垂直領域的資訊長和領導者都有一項信託責任，也有一個獨特的機會來把握量子運算這一新世界定義技術的脈動。

雖然量子運算的廣泛採用和應用似乎還很遙遠，但現在是科技企業開始自學該技術的時候了。當客戶開始更多地了解它並提出問題時，你要準備好答案，並為客戶提供正確的建議。

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