New quantum computers - Potential and pitfalls | DW Documentary

Summary

量子计算作为一项前沿技术，正在逐步改变科学研究和多个行业。量子计算机通过模拟分子，为新药开发和疾病治疗提供了巨大潜力。瑞士初创公司Alveolix利用超级计算机模拟人类肺部，以加速疾病治疗和药物测试，减少动物实验。量子比特（qubits）是量子计算机的基础，能够在极低温度下进行并行计算，解决传统计算机难以处理的复杂问题。尽管量子计算仍处于起步阶段，但其在药物开发、可再生能源存储和物流优化等领域的应用前景广阔。全球科技巨头和国家都在积极投资量子计算研究，而瑞士则通过QuantumBasel等项目，为企业提供量子计算资源。量子计算的发展需要时间和投资，但它有望在未来几十年内带来革命性的变化。

Takeaways

• 🚀 量子计算机是前沿技术，有望改变科学计算和药物开发等领域。
• 🧬 量子计算能够模拟分子，这对于新药的开发具有突破性意义。
• 💊 量子技术有助于加速药物测试过程，并可能减少药物开发成本。
• 🧼 瑞士初创公司Alveolix使用量子计算机模拟人类肺，以加速疾病治疗。
• 🏆 Nina Hobi和Janick Stucki因在Alveolix的工作获得了2022年瑞士医疗技术奖。
• 🔬 量子计算机通过并行计算，可以快速解决传统计算机难以处理的复杂问题。
• 🌡️ 量子比特（qubits）需要在接近外太空温度的极低温度下被控制和使用。
• 🔗 量子纠缠是量子力学中的一个重要现象，允许粒子在不同状态和位置同时存在。
• 💻 量子计算机的发展可能会威胁到当前的数据加密安全。
• 🌐 量子计算机的潜力巨大，但需要时间和投资来克服技术和应用上的障碍。
• 📈 量子计算领域的研究和商业化正在吸引大量投资和人才，预示着未来的变革。

Q & A

量子计算是什么，它将如何改变我们的世界？

量子计算是一种利用量子力学现象（如叠加和纠缠）对数据进行操作的计算方式。它有望解决传统计算机难以或无法解决的问题，比如药物开发、复杂系统模拟等，从而在科学研究和多个行业中引起革命性的变化。

量子计算机在药物开发中有哪些潜在应用？

量子计算机能够模拟分子，这对于新药的开发是一个突破性进展。它还可以帮助处理大量数据，提供对患者遗传构成的深入洞察，从而为癌症患者提供更有效的个性化治疗方案。

为什么说量子计算机在模拟人体器官方面比传统方法更有效？

量子计算机模拟的微型器官比传统体外测试或动物实验更接近真实情况。它们能够在一个塑料芯片中重现人体环境，从而模拟出更加精确的微型器官模型。

量子计算机在能源存储方面有哪些潜在的应用？

虽然文中没有详细说明，但量子计算机在能源存储方面的潜在应用可能包括优化能源分配、提高能源效率以及开发新的能源存储材料或技术。

量子计算机如何帮助物流行业提高效率？

文中提到量子算法的引入已经帮助提高了洛杉矶港口货物移动的速度和容量，使得设施运行更加高效且能耗更低。

量子计算机的发展目前面临哪些挑战？

量子计算机的发展面临的挑战包括需要更多的投资、技术上的障碍以及长期的研究和发展。此外，量子计算机的物理实现，如量子比特（qubits）的稳定性和错误率，也是当前研究的重点。

量子计算机对当前的数据加密技术构成哪些威胁？

量子计算机能够快速分解大整数，这将使得当前依赖于大整数分解困难性的公钥加密体系变得不安全。一旦量子计算机投入使用，拥有它的实体将能够立即访问所有加密数据。

什么是量子比特（qubits），它们如何成为量子计算机的基础？

量子比特（qubits）是量子计算机的基本构建单元，与传统计算机中的比特（bits）不同，qubits可以同时表示0和1两种状态，这种特性称为叠加态。这使得量子计算机能够进行高度并行的计算。

量子计算机在医学研究中的潜力有多大，为什么？

量子计算机在医学研究中具有巨大的潜力，因为它们能够处理和解析庞大的医疗数据集，包括图像数据、健康追踪器数据和医疗记录等。这将有助于在药物开发和个性化医疗中取得更快的进展。

为什么说量子计算机的发展需要“一步一个脚印”？

量子计算机的发展需要“一步一个脚印”，因为它们目前还处于早期阶段，存在许多技术挑战和物理限制。此外，量子计算机的构建和完善可能需要10年或更长时间，类似于传统计算机的发展过程。

量子计算机的商业潜力如何，目前有哪些公司在这一领域处于领先地位？

量子计算机的商业潜力被认为非常高，已有多家科技公司和国家参与者，如谷歌、IBM和中国，投入数十亿美元进行研究，竞争建造第一台高性能量子计算机。

瑞士在量子计算领域的方法与其他国家和地区有什么不同？

瑞士的方法与其他地区不同，例如Uptown Basel Infinity通过私人部门资助，为公司提供免费访问美国量子计算机的机会。此外，瑞士的QuantumBasel和UptownBasel使用混合系统，结合传统和量子计算机进行研究。