编者注：这篇文章的作者是 CompTIA 的人工智能咨询委员会。
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近年来，新兴技术日益凸显。其中，量子计算具有最大程度改变我们世界的独特潜力。量子计算已经显示出有希望的证据，可以以令人难以置信的方式加速启发式计算。因此，在复杂的解决方案中应用量子计算来解决制药和材料发现、金融、自动驾驶汽车应用、人工智能和其他领域的问题将对我们的生活产生重大影响。特别是，量子计算有可能放大许多人工智能应用的影响（正面和负面）。
“我认为人工智能可以加速量子计算，而量子计算也可以加速人工智能。”
随着组织努力变得更加数字化，牢记即将到来的技术转型对于更好的规划和战略至关重要。 由于这些技术进步，公司可能会从量子计算中获得真正的收益。 考虑到这一点，让我们探讨在涉及量子计算和人工智能领域时您应该注意的 10 件事。
一、量子计算的主要特点
在所谓的经典计算机中，位被编程为具有可能值 1 和 0 的数据单元。在量子计算机中，数据单元是用量子位编程的——量子比特 - 它可以表示一、零或同时表示零和一的组合。
一个很好的类比是灯开关，在经典计算机中可以有打开或关闭位置。对于量子计算机中的量子位，开关可以同时具有从开到关的任何位置范围。量子位的物理能力带来了量子计算的两个主要特征。
- 叠加。这是指量子位同时打开和关闭的能力，或者位于两者之间的某个范围的能力。数据单元中的这种不确定性和概率使系统能够强大地解决某些类型的问题。
- 纠缠。 这是连接在一起的量子位影响彼此独立性的能力，即使它们在物理上是分开的。因此，如果我们有两个量子位，并且一个的位置发生改变，即使量子位分开，另一个也会受到影响。这一特性赋予了以令人难以置信的高速移动信息的强大能力。
2. 更快更好
量子计算机具有四种与当今经典计算机不同的基本功能：
- 质因数分解利用多维空间来探索大型问题空间，并可能彻底改变加密技术。
- 通过以前所未有的速度解决大型/复杂问题来进行优化。
- 模拟，量子计算机有效地模拟复杂问题。
- 量子人工智能具有更快、更准确的更好算法。 IBM 的量子研究团队发现，与未纠缠的量子位相比，运行数据分类实验的量子计算机上的纠缠量子位将错误率降低了一半。
商业应用程序将解决复杂的问题。例如：
- 药物开发需要物质分子建模，这是众所周知的困难，因为分子中的原子以复杂的方式与其他原子相互作用。量子计算机继承的纠缠特性非常适合于此。
- 利用量子人工智能加快自动驾驶汽车等训练系统的时间和准确性。
从金融服务、制药和医疗产品、医疗保健、能源、电信、媒体、旅游、物流和保险等，许多行业都将从量子计算中受益匪浅。
3. 偏置放大器
量子计算的放大效应不仅仅体现在速度和准确性上。它还凸显了人工智能/机器学习模型中存在的固有偏见。因此，容易受到算法偏见影响的应用程序（例如，在就业筛选领域、治安等领域）可能会变得更加如此。换句话说，量子计算可能会产生更大的负面影响，如果没有特殊的缓解控制措施，这些应用程序可能会面临太大的风险。这是一种意想不到的效果，任何从事人工智能/量子计算工作的人都必须认识到并在其解决方案中考虑到这一点。
4. 增加算法复杂性、透明度和可解释性
人工智能当前的一个核心问题是缺乏透明度和可解释性，尤其是在利用深度学习等复杂算法时。如果人工智能系统被用于直接影响生活的决策，例如法庭决策、社区的社会福利，甚至决定谁获得贷款以及以何种利率获得贷款，那么从根本上讲，该决策必须与有形事实联系起来，这一点至关重要在实践中是非歧视性的。
可以理解的是，此类人工智能系统上的量子计算增加了复杂性，这与透明度和可解释性产生了不利的相关性。
5. 新的加密标准
这项出色技术的一个主要缺点是它能够破解许多用于保护互联网和其他关键应用程序的防御措施。量子计算对几乎所有公司所依赖的网络安全系统构成了严重威胁。当今大多数在线帐户密码以及安全交易和通信都通过 RSA 或 SSL/TLS 等加密算法进行保护。当前的标准依赖于将大数分解为素数的复杂性。然而，这是量子计算机非常擅长解决的一类问题。按照我们目前的标准，传统计算机需要 100 年才能破解密码，但使用量子计算机只需几秒钟即可完成。这种影响不仅仅限于个人帐户密码，还包括泄露私人通信、公司数据甚至军事机密。为了解决这个问题，美国国家标准与技术研究所 (NIST) 正在全球范围内努力寻找快速且值得信赖的后量子密码算法。致力于这项工作的 NIST 数学家达斯汀·穆迪 (Dustin Moody) 在 IBM 密码学会议上说，“我们希望最终版本能够完全准备好并在 2024 年左右发布。”
6. 不能替代当前计算机
经典计算机在某些任务上比量子计算机更好（电子邮件、电子表格和桌面出版等应用）。量子计算机的目的是成为解决不同问题的不同工具，而不是取代经典计算机。所以，是的，在可预见的未来，我们仍然会拥有我们所知道的计算机系统，或者我们目前所知道的计算机系统版本。
7. 接近主流
量子技术突破不断加速，投资不断涌入，量子计算领域的初创企业不断成倍增加。阿里巴巴、亚马逊、IBM、谷歌和微软等大型科技公司已经推出了商业量子计算云服务。
尽管量子计算作为一个概念自 1980 世纪 2019 年代初就已存在，但量子计算机可以处理对于经典计算机来说过于复杂的问题的第一个真正证据直到 200 年底才出现，当时谷歌宣布其量子计算机仅用了 1 年就解决了这样的计算秒。高盛最近宣布，最快五年内将引入量子算法来为金融工具定价。霍尼韦尔预计，量子技术将在未来几十年内形成价值 XNUMX 万亿美元的产业。
一系列的活动表明，首席信息官和其他领导者应该开始制定他们的量子计算战略，特别是在制药业等影响重大的行业。
8.它还不是指日可待的
尽管在构建不同的量子计算系统方面已经取得了重大进展，但我们距离每个组织都拥有一个量子计算系统还很遥远，更不用说每个家庭了。与筹集了数亿美元资金的量子计算初创公司不同，量子计算系统在未来五年内不会成为日常标准。这种延迟很大程度上是由于仍然存在的困难造成的，包括设计、构建和编程量子计算系统的困难，包括噪声、故障、量子相干性的丧失，当然还有与量子计算系统相关的高价格标签。
9. 半导体芯片和人才需求
这场大流行给我们的生活方式带来了重大变化，包括在家工作正常化、供应链中断，以及对任何在你附近咳嗽的人的怀疑。这也凸显了半导体芯片的需求高但供给低。从技术设备到车辆，需求的增加极大地影响了消费者价格。随着量子计算机的出现，需求只会进一步增长，相应地影响半导体的可用性和成本。除了硬件供应限制之外，还没有足够的资源来支持量子计算系统和整个经济生态系统。
10.相关量子计算进展
近年来，计算在两个主要方面取得了进步：机器学习方面的突破，开发出可通过经验自动改进的算法，以及量子计算机的研究，理论上可以证明比任何超级计算机都更强大。
- 量子忆阻器。科学家们创造了第一个原型设备 量子忆阻器，这可能有助于将这两个世界的优点结合在一起——将人工智能与量子计算相结合，以获得前所未有的能力。
- 可扩展性/芯片上的量子。在考虑量子计算时，您是否仍然想象一个大房间，里面装满了设备、清洁质量监视器和负责温度控制的专门人员？好吧，放点莎莎酱，然后递给我一杯饮料，因为最近的事态发展已经 芯片上的量子计算。这项工作由剑桥的量子专家 Riverlanes 与纽约和伦敦的数字量子公司 SEEQC 合作牵头。量子计算芯片具有用于工作流程和量子比特管理的集成操作系统。
随着新一波计算浪潮的到来，所有垂直行业的首席信息官和领导者都肩负着信托责任，并有独特的机会来掌握量子计算这一定义世界的新技术的脉搏。
虽然量子计算的广泛采用和应用似乎还很遥远，但现在是 MSP 和其他科技公司开始进行这项技术教育的时候了。当客户开始听到更多相关信息并提出问题时，您需要准备好答案，并为您的客户提供量身定制的正确方向建议。
(C) 康普蒂亚
