量子電腦如何改變世界 | EntangleTech 量子教育平台

# 量子電腦如何改變世界在先前的文章`什麼是量子電腦`中，我們簡單提及了量子電腦是什麼，以及為什麼我們需要量子電腦。目前樂觀估計量子電腦將在 2030 年開始實質投入業界使用，當那一年到來，我們的生活會變成什麼樣子呢？你是不是認為，會像是電腦歷史的發展，從原本要兩個教室大的電腦，縮小到可以放在桌上的個人電腦，再縮小到可以放在你口袋裡的手機，以後人人都有一支量子手機。很抱歉，依照目前我們對未來的預測，因為量子電腦是一個基於量子力學的計算裝置，而量子力學必須在極端環境下才會比較明顯，因此量子電腦在我們可見的未來，並不會像現在手機那麼盛行，它會更像是現在的超級電腦，由少數科技公司做管理與保養，我們透過手機或個人電腦通過網路來使用量子電腦。你是不是也認為現在的電腦都會被量子電腦取代？這我們可以信誓旦旦地說，不會！量子電腦只有在「特定問題」上會超越現在的電腦，而一般的影像處理、文件編輯、簡單的算術仍是現在電腦的強項，與其說是取代，不如說這兩種電腦以後會相輔相成，各有優勢，現在的電腦產業並不會淪為弱勢。看到現在，是不是覺得與你原本的想像大有不同，既然量子電腦不會像手機變成人手一臺，也不會取代現在的電腦，那量子電腦究竟會帶給我們生活什麼改變？這就是這篇文章的內容，帶你認識量子電腦的應用： ## 保護機密資料的新紀元這是最常被提及的應用，也是為何在 1994 年 Peter Shor 提出怎麼用量子電腦破解今天安全性最高的加密技術 RSA 後，量子電腦從冷門研究主題變到今天到處萌芽，雖然現在的量子電腦還沒到這麼厲害，卻大大改變了密碼領域的發展，不只有人提出如何利用量子電腦做加密，也有人提出新的加密方法，是現在電腦與量子電腦都難以破解的密碼，這我們稱作「後量子密碼」。 ## 新藥開發的飛越現在電腦的高速計算已經幫助新藥開發的過程降低 50% 的成本和縮短 50% 研發時間，但新藥開發所需的研究經費仍然一年比一年高，產出的新藥數卻沒有比較多。造成這樣的原因在於當我們要模擬藥物如何與蛋白質結合時，所需的計算資源會隨著我們要模擬的原子數急遽上升，為了能在有限的時間內給出可信的結果，我們免不了將系統簡單化，而這樣的結果就是電腦算出來的結果會與實際實驗結果有不小差距。而量子電腦正是這方面的強項，因為它本是利用量子力學原理做計算，在需要量子力學的地方，像是藥物與蛋白質結合這樣的微小尺度，量子電腦可以在短時間內給出結果，將大大降低新藥開發成本與縮短開發時間，將來藥廠會更容易做出療效更好，副作用更低的新藥，幫助人類擺脫百病之痛。

量子電腦可以用於預測藥物分子如何與特定蛋白質結合
(圖片來源 doi:10.1039/d1sc05691c)

## 材料模擬的新視界量子力學可以說是現代物理的基石，在各行各業都會用到，像是化學模擬、材料模擬、化學反應研究等等，然而量子力學計算對於今天的電腦並不友好，要模擬的原子數一多，運算時間和所需的硬體資源就指數型爆衝，逼得我們要把問題簡化。但量子電腦就是一台靠著「量子力學」做計算的機器，靠它來計算量子力學輕而易舉，因此量子電腦的出現將能幫助我們更好地模擬材料，投入電池、航空、汽車、化工生產、創造新的化學反應、尋找新的催化劑等領域。

量子電腦模擬鎂表面上的催化反應
(圖片來源 doi:10.1038/s41534-023-00753-1)

## 金融科技的創新你可能以為量子電腦能準確預測明天的股價嗎？並沒有，因為預測未來股價並不實際（詳請可看效率市場假說），量子電腦主要會用在投資組合優化，利用各投資商品的預期報酬與波動性計算哪種組合取得的報酬最高，風險最低。除此之外，量子電腦能幫助金融機構做大數據處理，對財務作風險評估，對信用卡用戶做精確的信用評分，提高銀行營運效率，降低金融海嘯發生的機會。 ![0_2 (1)](https://hackmd.io/_uploads/rkqYHs6ia.jpg) ## 人工智慧人工智慧經歷了很長時間的發展，從機器學習到深度學習，再到現在當紅的生成式 AI，諸如 ChatGPT，人工智慧的快速發展，讓我們驚豔到人工智慧如何快速改變現在的生活以及未來的日常。然而，人工智慧想要繼續往前發展，將不免碰到需要更多高端晶片和電力，處理更多的數據資料，以及更長的模型訓練時間，我們將要耗更多的硬體成本讓人工智慧成長，然而，量子電腦能克服這挑戰，量子電腦天生的高效運算，在未來將有助於人工智慧帶給我更多驚奇與更方便的使用。 ## 結論量子電腦的應用不只如此，但因為篇幅關係，我們沒有詳細列舉，其他應用像是物理與化學基礎研究、輔助醫師診斷、物流路線規劃、資源分配等等。接下來你肯定會很好奇量子電腦這麼厲害，那他到底是怎麼運作的，他為什麼可以這麼厲害，在更近一步介紹量子電腦之前，我們必須先帶你簡單認識你眼前的電腦和手機是怎麼運作的。 ## 推薦閱讀 - **[量子智慧醫療]((https://www.ibm.com/quantum/blog/ibm-cleveland-clinic-quantum-computer-install))** - 結合最先進的高效能混合雲端運算、下一代人工智慧和量子運算解決醫療保健問題。 - **[Quantum computers: what are they good for? ](https://www.nature.com/articles/d41586-023-01692-9)** - 描述量子為什麼能夠改變世界以及點出現今量子電腦問題的文章。 - **[歐盟量子政策指南](https://blog.qutech.nl/2022/11/03/a-eurocrats-guide-to-quantum-computing/)** - 認識國際量子計算政策。

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