量子计算将变革这9个行业！

量子计算仍然是一种新兴技术，但是它的潜力已经在许多领域得到了体现。从医疗保健，金融到人工智能，我们分析探讨了量子计算机未来重塑的行业。

量子计算机将很快比任何传统计算机更快的速度解决某些问题。这些功能可能会特别影响企业应对挑战的过程，这些挑战涉及大量可变因素和潜在结果，例如模拟化学相互作用，优化物流或通过海量数据集进行分类。

这一新兴技术具有重塑无数行业的潜力，但其中一些行业必须比其他行业更快地适应。

下面，我们看一下量子计算已经产生影响的9个行业。

1.医疗保健

量子计算机可以通过多种方式影响医疗保健。

例如，谷歌最近宣布，它已经使用量子计算机来模拟化学反应，这是这一新兴技术的里程碑。尽管特定的相互作用相对简单（当前的经典计算机也可以对其进行建模），但与传统计算机相比，未来的量子计算机应该能够更加准确地模拟复杂的分子相互作用。在医疗保健领域，这可以通过更轻松地预测候选药物的效果来帮助加快药物发现的速度。

药物发现可以从量子计算中获得推动的另一个领域是蛋白质折叠。CB Insights在2020年的AI 100和Digital Health 150研究中的初创公司ProteinQure，该公司已经开始使用当前的量子计算机来帮助预测蛋白质如何在体内折叠。对于常规计算机而言，这是一个非常困难的任务。但是，使用量子计算来解决这个问题最终可以使设计功能强大的基于蛋白质的药物更加容易。

资料来源：ProteinQure

最终，量子计算还可以通过允许更快的基因组分析为每个患者量身定制的治疗计划提供信息，从而带来更好的个性化医学方法。

基因组测序会产生大量数据，这意味着分析一个人的DNA需要大量的计算能力。公司已经在迅速减少测序人类基因组所需的成本和资源。但是功能强大的量子计算机可以更快地筛选这些数据，从而使基因组测序更高效且更易于扩展。

许多制药业巨头对量子计算表现出了兴趣。例如，默克的风险投资部门参加了2020年9月Zapata的3800万美元B轮融资。与此同时，Biogen与量子计算软件初创公司1QBit和Accenture合作，建立一个比较分子的平台，以帮助加快药物开发的早期阶段。

2.金融

金融分析师通常依靠计算模型，这些模型建立在有关市场和投资组合表现方式的概率和假设中。量子计算机可以通过更快地解析数据，运行更好的预测模型以及更准确地权衡冲突可能性来帮助改善这些性能。它们还可以帮助解决与诸如投资组合风险优化和欺诈检测之类的任务相关的复杂优化问题。

金融量子计算机可能会改变的另一个领域是蒙特卡洛模拟-一种概率模拟，用于了解金融预测模型中风险和不确定性的影响。去年，IBM发表了一项研究，该研究使用量子算法胜过传统的蒙特卡洛模拟来评估金融风险。

资料来源：IBM包括苏格兰皇家银行，澳大利亚联邦银行，高盛，花旗集团在内的许多金融机构已经投资了量子计算初创公司。

有些人已经开始看到可喜的结果。RBS全球创新研究负责人约翰·斯图尔特（John Stewart）告诉《泰晤士报》，该银行能够使用1QBit开发的量子算法，将评估不良贷款所需的时间从几周减少到几秒钟 。

3.网络安全

量子计算可能会颠覆网络安全。

强大的量子计算机有可能破坏像RSA加密这样的加密技术，如今这些加密技术通常用于保护敏感数据和电子通信的安全。

这种前景来自Shor的算法，这是1990年代理论化的量子算法。这项技术描述了一种适当功能强大的量子计算机（有人期望它会在2030年左右出现）如何快速找到大量的主要因素，这是传统计算机极其困难的任务。RSA加密依靠这个来保护在线传输的数据。

但是，很多公司正在通过开发新的加密方法（统称为“后量子密码学”）来应对这种威胁。这些方法被设计为对量子计算机更具弹性-通常是通过创建一个问题来解决的，即即使功能强大的量子计算机也不会期望具有很多优势。该领域的公司包括Isara和Post Quantum等。美国国家标准技术研究院（NIST）也支持该方法，并计划在2022年之前建议一种后量子密码学标准。

资料来源：Post Quantum

另一种新兴的量子信息技术，称为量子密钥分发（QKD），也可以从量子计算机的代码破解能力中获得一些喘息的机会。QKD通过使用纠缠的量子比特传输加密密钥来工作。由于量子系统在测量时会发生变化，因此可以检查偷窃者是否拦截了QKD传输。做得对，这意味着即使配备量子计算机的黑客也很难窃取信息。

尽管QKD当前面临着实际的挑战，例如其有效距离（当今大多数QKD网络都很小），但许多人期望它很快成为一个大行业。例如，东芝在2020年10月表示，它希望在本十年末从QKD应用程序中产生30亿美元的收入。

4.区块链和加密货币

量子计算对加密的威胁扩展到了区块链技术和加密货币（包括比特币和以太坊），它们依赖于量子敏感的加密协议来完成交易。

尽管对基于区块链的项目的具体量子威胁有所不同，但在最坏情况下的潜在后果可能很严重。

例如，根据德勤（Deloitte）的一项分析，大约25％的比特币（目前价值数千亿美元）的存储方式很容易被配备量子计算机的小偷偷走。另一个担心是，量子计算机最终可能强大到足以解密并干扰交易，然后再被网络上的其他参与者验证，从而破坏了去中心化系统的完整性。

那只是比特币。区块链技术正越来越多地用于资产交易，供应链，身份管理等领域的应用。

量子计算机所带来的巨大风险使他们感到震惊，许多参与者正在努力使区块链技术更加安全。像比特币和以太坊这样的已建立网络正在尝试采用抗量子方法进行未来的迭代，已经建立了一种新的名为抗量子账本的区块链协议，专门针对量子计算机而设计，包括QuSecure和Qaisec在内的初创公司都表示他们正在努力开发面向企业的抗量子区块链技术。

除非在未来几年中更加牢固地建立后量子密码标准，否则抗量子区块链可能不会完全出现。同时，那些运行区块链项目的人可能会对量子计算的发展保持紧张。

5.人工智能

量子计算机能够解析大量数据集，模拟复杂模型并快速解决优化问题，由此吸引了人工智能应用的关注。

例如，谷歌表示，它正在开发将经典计算与量子计算相结合的机器学习工具，并表示希望这些工具甚至可以与近期的量子计算机一起使用。

同样，量子软件初创公司Zapata最近表示，它将量子机器学习视为短期内量子计算机最有希望的商业应用之一。

尽管量子机器学习可能很快会在包括自动驾驶汽车和天气预报在内的广泛领域中提供一些商业优势，但未来的量子计算机可能会进一步推动人工智能的发展。

利用量子计算的AI可以推进诸如计算机视觉，模式识别，语音识别，机器翻译等工具的发展应用。

最终，量子计算甚至可以帮助创建以更像人类的方式运行的AI系统。例如，使机器人能够实时做出优化决策，并更快地适应不断变化的情况或新情况。

6.物流

量子计算机擅长优化。从理论上讲，一台量子计算机可以在短短几分钟内解决超级计算机要解决的复杂优化问题。

考虑到国际运输路线和协调供应链中涉及的极端复杂性和变量，量子计算可以很好地定位以帮助应对艰巨的物流挑战。

DHL已经开始关注量子计算机，以帮助其更高效地包装包裹并优化全球交付路线。该公司希望在提高服务速度的同时，还可以更轻松地适应变化，例如取消的订单或重新安排的交货时间。

其他人则希望使用量子计算机来改善交通流量，这种功能可以帮助运载工具在更短的时间内完成更多的停留。

资料来源：大众汽车

例如，大众汽车与D-Wave Systems合作，去年进行了一项试点，以优化葡萄牙里斯本的公交线路。该公司表示，每辆参与的巴士都被分配了一条单独的路线，该路线会根据交通状况的变化进行实时更新。大众汽车表示，它打算在未来将该技术商业化。

7.制造和工业设计

量子计算也引起了大型制造商对制造和工业设计的关注。

例如，全球航空航天公司空中客车公司（Airbus）于2015年成立了量子计算部门，还投资了量子软件初创公司QC Ware和量子计算机制造商IonQ。

该公司正在研究的领域之一是用于数字建模和材料科学的量子退火。例如，一台量子计算机可以快速过滤掉无数个变量，以帮助确定飞机最有效的机翼设计。

包括戴姆勒和三星在内的其他公司已经在使用量子计算机来帮助研究用于制造更好电池的新材料。

IBM还已将制造业确定为其量子计算机的目标市场，并将重点放在材料科学，控制流程的高级分析以及风险建模等领域作为该领域的关键应用。

选择IBM设想的用于量子计算的制造应用程序。资料来源：IBM

尽管随着未来几年功能越来越强大的机器的出现，量子计算可能只会在制造业中逐步实现，但包括机器学习初创公司Solid State AI在内的一些公司已经在为该行业提供量子支持的服务。

8.农业

量子计算机可以通过帮助更有效地生产肥料来促进农业发展。

全世界农业上几乎所有使用的肥料都依靠氨。更有效地生产氨（或替代品）的能力将意味着更便宜，能源消耗更少的肥料。反过来，更容易获得更好的肥料可以帮助养活地球上不断增长的人口。

根据CB Insights的行业分析师共识，到2025年，氨的需求量很高，估计将成为770亿美元的全球市场。

由于改进催化剂的合成或替代方法的进展很少，因为可以帮助我们实现这一目标的催化剂组合的数量非常多，这意味着我们从本质上仍然依赖于1900年代的能源密集型技术，即哈伯-博世过程。

使用当今的超级计算机来确定制造氨的最佳催化组合将需要几个世纪的时间来解决。

但是，可以使用功能强大的量子计算机来更有效地分析不同的催化剂组合（模拟化学反应的另一种应用），并帮助找到更好的产生氨的方法。

此外，我们知道，植物根部的细菌每天都会利用一种称为氮酶的分子以非常低的能源成本生产氨。这个分子超出了我们最好的超级计算机的模拟能力，因此无法更好地理解，但它可能未来的量子计算机可以解决这个问题。

9.国家安全

世界各地的政府都在量子计算研究计划上投入大量资金，部分目的是为了增强国家安全。

量子计算机的国防应用可能包括间谍代码破解，运行战场模拟以及为军用车辆设计更好的材料等。

去年，美国政府宣布对由能源部运营的量子技术研究机构进行近6.25亿美元的投资，包括微软，IBM和洛克希德·马丁公司在内的公司也为该计划提供了总计3.4亿美元的投资。

美国正在对包括量子计算在内的量子信息科学（QIS）研究进行更多投资。资料来源：美国国家量子协调局

同样，中国政府已向众多量子技术项目投入了数十亿美元，而一个驻扎在该国的团队最近声称在量子计算方面取得了突破。

尽管不确定量子计算何时能在国家安全中发挥积极作用，但毫无疑问，没有哪个国家愿意落后于其竞争对手的能力。新的“军备竞赛”已经开始。