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上周，牛津仪器纳米科学bob平台下载手机版和量子日报发布了一部纪录片，量子技术|我们可持续的未来．这部电影探讨了围绕量子技术可持续性的争论，包括它如何推动化学和物理等关键领域的创新。为了配合这次特别发布，我们将分享一系列深入研究可持续发展主题的文章，从利用自然来计算自然的概念开始。
诺贝尔奖得主物理学家理查德·费曼(Richard Feynman)的著名解释是，我们不能用计算机模拟自然发生的分子，因为它们是错误的逻辑类型。相反，我们应该将物理学应用于现实世界，并使用一组不同的我们可以控制的对象，遵循量子力学定律。
在第一篇博文中，bob平台下载手机版Stuart Woods, Oxford Instruments董事总经理，着眼于经典计算机与量子计算机，以及我们如何通过投资于最终有助于支持地球的实践来确保可持续性。
要了解量子计算的好处，最好的方法是看看我们所谓的经典计算机的能力。这些计算机本质上是能够快速执行一系列数学运算的机器，为我们提供诸如玩游戏、看视频或与世界各地的其他人交流等功能。这些备受喜爱的设备使用经典力学定律和经典信息论来回答我们的问题。
有机的问题不能用经典力学定律或经典信息论来解决。为了回答自然界的问题，计算需要以不同的方式进行，甚至是问问题的方式。即使计算机有行星那么大，某些问题也无法用传统计算机解决。例如，解决蛋白质结构和蛋白质折叠——蛋白质具有生物功能的过程——只有使用量子力学定律才有可能。
量子计算机利用自然来模拟分子和原子，并行执行多条计算路径，以提供出色的能力。在处理错误和可伸缩性方面仍有一段路要走。虽然传统计算机通过保留每个比特的副本来解决错误，但量子力学的一个基本原理是，你不能复制任意的量子尺度。在可扩展性方面，需要合适的算法来解决计算难题。这两个领域的研究正在进行，以回答经典计算机无法预测的问题。
目前，有250亿美元的政府资金用于建设量子计算生态系统。除了发展之外，量子计算机已经被用来回答我们在发现自然过程中遇到的一些最大的问题。无论是与二氧化碳还是煤炭生产有关的问题，这些不同的变量都很复杂。让计算机帮助我们理解这些自然过程，同时观察多种事物，这正是我们需要做的，以限制对我们星球的破坏。
我们目前拥有超级计算机、人工智能和其他技术，可以加快发现的速度。我们可以更快地进行科学研究，但我们今天所能做的从根本上来说是有缺陷的。即使是世界上最有才华的实验室化学家也可能一周只能做5个实验。有了最先进的实验室，他们或许可以将这一性能提高到每周10万个实验，但超级计算机无法模拟物理或化学。本质上是反复试验。如果我们真的想帮助这个星球，我们需要使用所有的工具。
通过构建量子计算机模型，我们可以用代码复制实验，并与实验室一起做实验，实验室将能够在持续的基础上进行更多的实验。这将使科学家能够更快地验证他们的假设，也能更快地验证他们的想法。人们还希望这些实验能够更加准确，从而在解决自然界最大挑战方面取得更大的突破。例如，了解如何扭转、减少或消除浪费，首先要掌握这些挑战背后的化学性质。
PsiQuantum公司的皮特·沙德博尔特(Pete Shadbolt)表示，如今人们在研究化学时，实际上是在使用石器时代的工具。然而，通过量子计算机的早期使用，科学家们已经能够进行一些有史以来最困难的化学建模。虽然为时尚早，但这是个开始。
2019年，谷歌进行了量子霸权实验，将量子计算机与世界上最大的超级计算机进行了比较。谷歌量子AI的Alan Ho将量子计算机的计算速度描述为10亿倍，节能1万亿倍。诸如此类的发展表明了量子在计算和能源效率方面的好处。根据牛津量子电路的Ilana Wisby的说法，量子的未来依赖于更大的系统，这就需要我们能够扩展它们，拥有高质量的量子比特，并能够建立控制它们的基础设施。虽然还有更多的技术问题需要回答，但量子计算是一个具有重大前景的强大工具，让我们对一个不同的、更可持续的未来充满希望。
Stuart Woods，牛津仪器纳米科学董事总经理bob平台下载手机版
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斯图亚特·伍兹
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