量子计算和物流- Interlake Mecalux

2021年12月29日

一点一点地，量子计算在我们所知的世界里越来越流行。量子计算机曾经被认为是计算的未来，但每一天，量子计算机都越来越接近成为现实。这些超级计算机使用规则量子力学物理学的一个分支，研究光和物质在原子和亚原子尺度上的行为，以克服经典计算的局限性。

但是量子计算在物流方面有什么应用呢?例如，量子计算能让最后一英里变得真正高效吗?可以的2021年供应链危机这种技术已经阻止或至少最小化了吗?

量子物理学

量子力学(或量子物理学)1900年，德国物理学家马克斯·普朗克从理论上讲，光是以小能量包的形式传播的，他称之为量子。这一概念不断发展，其数学解释通过其他科学家的贡献得到了发展，如阿尔伯特·爱因斯坦，维尔纳·海森堡,欧文薛定谔．1929年，Schrödinger将原子粒子的行为定义为概率波，这导致了流行的Schrödinger的猫悖论．从那时起，量子物理学的研究开始了，今天，这一理论的应用在我们身边:微处理器、磁共振成像(MRI)和LED照明，等等。

根据量子力学，粒子的位置状态与动量状态是互补的，因此粒子可以同时处于多种状态。哈佛大学物理学教授大卫·莫兰他是这样描述的:“在量子力学中，粒子具有类似波的性质，一个特定的波动方程，即薛定谔方程，支配着这些波的行为。”

什么是量子计算?

量子计算包括量子力学定律在IT领域的应用。在他的书中遗传规划的进展，计算机科学教授Lee Spector写道:“量子计算机是利用原子尺度物体的动力学来存储和操作信息的计算设备。”

换句话说，这项技术是建立在物质叠加原理和量子纠缠发展计算机能力。量子计算为计算机提供了更高效的数值算法，使系统与传统计算机相比，计算能力更强．

量子计算可以提高使用机器学习和大数据等技术的设备的速度(图:量子计算机- IBM，授权CC BY 2.0)

量子计算的概念出现在20世纪80年代，当时美国物理学家保罗贝尼奥夫提出了他的第一个量子计算机理论模型。与贝尼奥夫的研究相似用计算机模拟物理——美国物理学家理查德·费曼指出了设计的必要性量子计算机数字化量子力学实验。

从经典的比特到量子位

的缩写量子比特是量子计算中使用的信息单位．不像经典的二进制位只能表示0或1的值，量子位有一个未定义的状态0,1，或状态0和1的叠加。

通过使用量子比特同时开发0和1的函数，量子计算提高了执行速度:“量子比特是量子计算中可处理信息的最小数量:一个二维量子力学系统，它在其基态(0和1)中对信息0和1的经典位进行编码，”写道罗马秀美德国约翰内斯·古登堡大学教授在学术期刊上说物理学评论．

根据量子比特的确切数量，这些计算机可以在更小的空间内以传统计算机无法达到的速度进行计算。微软量子软件开发的领导者，解释说，例如，包含在500个量子比特等于除以2⁵⁰⁰经典比特．

目前，量子计算机已经上市:2019年，IBM推出了第一台结合了量子和传统计算的商用量子计算机。作为第一台在实验室之外运行的量子计算机，它有一个超过10英尺长的密封结构和一个20个量子比特的系统。

量子计算的利与弊

的主要优势量子计算是其计算能力的提高．与经典的比特相比，量子比特以指数方式扩展了计算能力，保证了更灵活的过程:“量子计算机可以创建巨大的多维空间，在其中表示这些非常大的问题。经典的超级计算机做不到这一点。IBM．

然而，这项技术也有它的缺点。量子超级计算机还没有尽管他们需要可靠:这些计算机中量子比特数量的增加使系统更容易出错。为什么会这样?微软表示:“量子比特系统与其环境的纠缠，包括测量设置，很容易扰乱系统并导致退相干。”

这还不是量子计算的唯一缺点:量子计算机需要极冷的工作环境(-460°F)。如今，这些计算机要求它们的超导体材料保持在那个温度，这样它们才能正常运行。尽管如此，试图克服这一劣势的项目正在进行中。

量子计算机应用

量子计算可以提高我们日常生活中出现的技术的响应速度:工业物联网(物联网)，大数据,区块链．在他的书中量子计算对数据挖掘意味着什么， Peter Wittek写道:“通过在亚原子水平上操纵粒子，我们能够以指数级的速度执行(机器学习)，或者在数据库中搜索的速度比经典极限快2倍。”

在这项研究中也有类似的发现使用可编程超导处理器的量子霸权发表于科学杂志自然:“量子计算机的前景是，某些计算任务在量子处理器上的执行速度可能比在经典处理器上快很多倍。”

计算机速度的提高将使许多领域受益临床疾病的研究和诊断与气象学有关，其可预测性研究将更加可靠圣路易斯大学物理学教授写道:“量子力学已经在医学的一些特定领域(如核磁共振成像、激光手术)取得了巨大的进步，有可能彻底改变医学研究和临床护理。德米特里•Solenov在科学杂志上发表的研究密苏里州医学．索伦索夫说:“由于现代计算机的计算能力已经基本饱和，不再像上个世纪那样呈指数级增长，如果实现量子计算，将是目前现有计算能力无法达到的过程中最有希望取得重大进展的技术。”