与传统计算相比,量子技术将使处理速度提升一个数量级,并在未来10年影响所有关键经济领域。
未来十年内,它的价值可能达到数万亿美元。但量子技术究竟是什么?专家如何看待这项技术?
世界经济论坛的量子经济网络旨在提升公众对量子技术的认知和理解,并制定了构建量子经济的蓝图。
“量子技术将渗透经济的每个关键领域并产生影响,带领我们进入一个很可能被称为后量子时代的时期。这些影响共同构成经济影响和独特的经济生态系统,我们称之为量子经济。”
世界经济论坛量子技术专题负责人阿鲁妮玛·萨卡尔在为数字会员举办的专属线上活动中,以此开场介绍了一场探讨量子技术未来的圆桌讨论。
据麦肯锡称,量子技术的价值可能达到数万亿美元,而化工、生命科学、金融和交通出行行业将率先实现其益处。
不过,广大公众对量子技术还不太了解。正如萨卡尔指出的那样,人们对这项技术明显缺乏认知和理解,这一知识鸿沟正是论坛的量子经济网络力图弥合的。
那么,量子技术究竟是什么?它如何为经济带来数万亿美元的影响?
什么是量子技术?
量子技术基于量子力学原理。这些物理定律适用于亚原子粒子,其研究可追溯到20世纪20年代,包括尼尔斯·玻尔等物理学家的研究工作,以及维尔纳·海森堡和埃尔温·薛定谔的研究。量子技术并非新事物。核能的发展最早让它得以应用,它也是半导体的基础,而半导体存在于手机和许多其他设备中。
如今,量子技术的主要应用领域之一是量子计算,它能够以根本不同于传统计算机的方式处理数据。
量子计算的核心是量子比特(qubit),它是经典比特的量子对应物,也是编码信息最基本的单位。比特只能处于开或关(0或1)两种状态之一,而量子比特可以处于0或1状态,也可以处于二者的组合状态。这是量子理论中的叠加效应所致,即粒子可以同时存在于多种状态。
量子计算不仅能显著提升处理性能,还可能比当今最强大的超级计算机更快地解决复杂问题。
除量子计算外,许多其他量子技术也处于不同的研发阶段,包括高灵敏度量子传感器和量子数据网络。
“量子技术已有100年历史,存在很长时间了。我们现在才开始将其应用于实际所需的硬件和软件中。”Photonic Inc.首席执行官保罗·特里对其他圆桌嘉宾说。
量子技术有哪些应用?
正如QuSecure联合创始人兼首席产品官丽贝卡·克劳瑟默所指出的,加快计算速度只是量子技术的一项优势;它的意义不止于升级传统计算。
“在早期阶段,很多人认为量子计算机会是更好、更快、更强的经典计算机。事实并非如此。它们的思维方式不同。所以,我们永远不会有量子驱动的电子表格之类的东西。”
相反,专家认为,量子技术在传感器和通信等领域可能产生最重大影响。
SandboxAQ工程副总裁斯特凡·莱兴瑙尔告诉圆桌嘉宾,量子传感器的灵敏度可能远高于经典传感器。
“如今已有量子传感器可用于实用领域;随着时间推移、技术日渐成熟,它们还会变得更好。”他说道。“但即使在今天,它们也已用于新一代医疗设备、地理围栏、导航和矿产勘探。”
例如,量子导航系统有望克服当前GPS面临的脆弱性,例如技术故障、网络攻击和大气干扰,从而以高得多的精度进行定位和导航。
另一个领域是通信和联网。量子通信能够安全传输信息,从而实现更安全的联网和互联网连接。
特里指出:“我们将看到量子安全网络,也会看到真正连接量子计算机的网络,即所谓的量子互联网。这是英国政府的使命宣言之一。”
推动量子技术发展的关键条件有哪些?
与英国政府一样,世界各地的政策制定者和政府都在投资量子技术,以确保自己能够参与未来的量子经济;目前中国处于领先地位。
正如世界经济论坛在其《量子经济蓝图》中指出的那样,我们需要构建完整的价值链。虽然量子经济会与现有供应链交叉,例如半导体、纳米技术和光子学领域,但还需要建立更多联系。论坛认为,国际合作对于协调量子经济创造价值所需的各项要素至关重要。
与此同时,《蓝图》提醒,必须避免出现“量子鸿沟”,尤其是考虑到现存的巨大数字鸿沟,以及量子领域的努力目前集中在某些国家这一事实。
世界经济论坛如何应对第四次工业革命?
前沿技术与创新中心汇聚科学家、政策制定者和商界领袖,共同理解新兴技术及其现实影响。
通过推动协作与试验,该中心帮助合作伙伴将创新从研究转化为实际应用,以应对共同的全球挑战。
推进量子技术的另一项优先任务,是在各经济领域培养具备量子知识的劳动力。据麦肯锡称,目前欧盟拥有数量最多、密度最高的量子技术人才,印度紧随其后。然而,需求可能迅速增长,建立强大的人才储备对于把握量子计算预期增长带来的机遇至关重要。
此外,还有一些技术问题有待解决,尤其是网络安全方面。例如,正如克劳瑟默所指出的,随着量子计算能力不断提升,“量子计算机将能够破解目前普遍接受的加密标准。而这种加密方式影响着或保障着全球几乎所有安全通信”。
不过,量子技术也有望改善加密和安全,尤其是借助量子密钥分发这项技术。
“量子密钥分发是一种非常酷的量子技术应用方式,通过交换密钥来帮助保障数据安全。此外还有后量子密码学和后量子加密。这个名称有点容易让人困惑,但它实际指的是抗量子加密。”克劳瑟默补充道。
组织应如何为量子技术做好准备?
由于如今存储的许多数据都将长期保存,因此必须提前考虑量子技术成为常态而非例外的那一天。
不过,组织为量子未来做准备还有一个更有力的理由,那就是生成式人工智能的发展。
“人工智能是一项经过长期发展的技术。如果你问专家,他们为此兴奋了10年或15年。但对大多数人来说,几年前出现了一个ChatGPT时刻,大家突然都开始关注起来。”莱兴瑙尔说。
“推动变革的人如今走在了前面。而那些完全没料到变革会来的人——遗憾的是,他们占了多数——现在正手忙脚乱地试图弄明白。”
“当所有其他人突然开始大规模使用量子技术时,你不会想成为这群措手不及的人。”莱兴瑙尔说。尤其是正如IBM量子基础设施研究员兼总监杰里·M·周指出的,“量子计算机正在越来越擅长发挥自身所长”。
克劳瑟默表示赞同:“我唯一的建议是,现在就开始。”
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