人工智能专题：一文读懂量子计算原理
<p style="font-size: 16px; color: black; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 15px;">今天分享的是<strong style="color: blue;">人工智能专题系列</strong>深度<span style="color: black;">科研</span>报告：《<strong style="color: blue;">人工智能专题：一文读懂量子计算原理</strong>》</p>
<p style="font-size: 16px; color: black; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 15px;">（报告出品方：<strong style="color: blue;">民生证券</strong>）</p>
<p style="font-size: 16px; color: black; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 15px;">报告共计：<strong style="color: blue;">29</strong>页</p>
<p style="font-size: 16px; color: black; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 15px;"><strong style="color: blue;">海量/完整电子版/报告下载方式：公众号《人工智能学派》</strong></p>
<h1 style="color: black; text-align: left; margin-bottom: 10px;">摘要</h1>
<p style="font-size: 16px; color: black; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 15px;">量子计算有望<span style="color: black;">作为</span><span style="color: black;">处理</span>AI算力瓶颈的颠覆性力量。与传统计算相比，量子计算能够带来更强的并行计算能力和更低的能耗，<span style="color: black;">同期</span>量子计算的运算能力<span style="color: black;">按照</span>量子比特数量指数级增长，在AI<span style="color: black;">行业</span><span style="color: black;">拥有</span><span style="color: black;">很强</span><span style="color: black;">潜能</span>。海外科技巨头带动量子计算产业发展，IBM、微软、谷歌等<span style="color: black;">机构</span>先后<span style="color: black;">颁布</span>量子计算路线图，与此<span style="color: black;">同期</span>，国内量子计算产业与海外科技巨头差距<span style="color: black;">持续</span>缩小，量子计算软硬件<span style="color: black;">基本</span><span style="color: black;">设备</span><span style="color: black;">持续</span>成熟，为<span style="color: black;">商场</span>化落地打下良好<span style="color: black;">基本</span>。当前<span style="color: black;">全世界</span>范围内针对量子计算机，<span style="color: black;">已然</span>形成超导、离子阱、光量子、中性原子半导体量子等<span style="color: black;">重点</span>技术路线，以及以量子门数量、量子体积、量子比特数量等核心指标<span style="color: black;">形成</span>的性能<span style="color: black;">评估</span>体系。</p>
<p style="font-size: 16px; color: black; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 15px;">量子计算云平台将量子计算机硬件或量子计算模拟器与经典云计算软件<span style="color: black;">工具</span>、通信设备及 IT <span style="color: black;">基本</span><span style="color: black;">设备</span>相结合，为用户<span style="color: black;">供给</span>直观化及实例化的量子计算接入<span style="color: black;">拜访</span>与算力服务。软件方面，量子算法<span style="color: black;">持续</span>发展中，在当前硬件<span style="color: black;">要求</span>下重点是综合<span style="color: black;">思虑</span>NISQ算法的容错代价与算法性能之间的平衡，量子软件体系<span style="color: black;">处在</span>开放<span style="color: black;">开发</span>和生态建设<span style="color: black;">初期</span><span style="color: black;">周期</span>，正在<span style="color: black;">持续</span>成熟。</p>
<p style="font-size: 16px; color: black; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 15px;">量子计算有望赋能干行百业，开启8000亿美元蓝海市场。据ICV数据，2023年<span style="color: black;">全世界</span>量子计算市场规模约47亿美元，预计2035年有望超过8000亿美元;其中，金融、化工、生命科学<span style="color: black;">行业</span>有望更加受益量子计算产业发展。</p>
<h1 style="color: black; text-align: left; margin-bottom: 10px;"><span style="color: black;">为何</span><span style="color: black;">必须</span>量子计算机?</h1>
<p style="font-size: 16px; color: black; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 15px;">传统电能计算机能力依旧有限。随着计算机发展，高速计算得以实现，反之，待以<span style="color: black;">处理</span>的问题<span style="color: black;">亦</span>变得越来越<span style="color: black;">繁杂</span>、繁琐。<span style="color: black;">咱们</span>认为<span style="color: black;">针对</span><span style="color: black;">繁杂</span>的三维物体或<span style="color: black;">拥有</span>量子力学<span style="color: black;">行径</span>的物质，<span style="color: black;">针对</span>当前仿真计算技术仍有<span style="color: black;">很强</span>挑战。不可否认，有时候在计算方面，计算机仍力有未逮。近年来备受关注的区块链技术、<span style="color: black;">设备</span>学习技术，均致力于减少求解问题所花费的时间。</p>
<p style="font-size: 16px; color: black; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 15px;"><img src="//q5.itc.cn/images01/20240521/80514ab6a1e74d1796e820a443008f02.png" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;"></p>
<h1 style="color: black; text-align: left; margin-bottom: 10px;">经典计算机的掣肘在哪?</h1>
<p style="font-size: 16px; color: black; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 15px;">经典计算基于比特和字节，<span style="color: black;">持有</span>多重<span style="color: black;">摆列</span>模式。经典计算的基本单位是比特，它<span style="color: black;">能够</span><span style="color: black;">处在</span>两种二元状态之一:of或on，在经典计算中<span style="color: black;">一般</span>被描绘为0或1。连续的8比特<span style="color: black;">作为</span>1字节，其<span style="color: black;">能够</span>储存<span style="color: black;">更加多</span>数据，<span style="color: black;">同期</span><span style="color: black;">按照</span>不同比特状态<span style="color: black;">摆列</span>组合，1字节可<span style="color: black;">持有</span>256种完整组合，而这些组合<span style="color: black;">亦</span>足以<span style="color: black;">运用</span>ASCI系统对拉丁字母表中的<span style="color: black;">每一个</span>字符进行编码。一种更现代的编码<span style="color: black;">叫作</span>为“Unicode”，<span style="color: black;">运用</span>最多四个字节的组，足以涵盖从表情符号到泰米尔字符和许多其他基于字符的语言的所有内容，而其超过 100 万个可用组合中的一小部分<span style="color: black;">罢了</span>。</p>
<p style="font-size: 16px; color: black; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 15px;">比特<span style="color: black;">处理</span>计算问题的方式可理解为迷宫游戏。假设比特字节计算方式为一个迷宫，其<span style="color: black;">目的</span>是<span style="color: black;">运用</span>最短的路径到达迷宫中心。<span style="color: black;">运用</span>经典计算机，沿途的<span style="color: black;">每一个</span>交叉点都变成与一位相对应的二元决策，其中1/0位<span style="color: black;">暗示</span>在迷宫“转弯处”的决策。<span style="color: black;">经过</span>此种方式，可将<span style="color: black;">每一个</span>比特位的组合视为穿过迷宫的一组方向。但每一次的比特字节组合并非是正确的，<span style="color: black;">有些</span>路径会重叠，而另<span style="color: black;">有些</span>路径可能会遇到死胡同，但<span style="color: black;">经过</span>尝试每种组合，<span style="color: black;">最后</span><span style="color: black;">能够</span>找到到达中心的最短路径。然而单字节就<span style="color: black;">持有</span>256种组合，为了<span style="color: black;">检测</span>准确性，经典计算机<span style="color: black;">必要</span><span style="color: black;">科研</span>每种可能的轮组合，并且一次只能<span style="color: black;">检测</span>一个组合。</p>
<p style="font-size: 16px; color: black; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 15px;"><img src="//q4.itc.cn/images01/20240521/4ed7c52e2d64421ba16917dba9c63eb7.png" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;"></p>
<h1 style="color: black; text-align: left; margin-bottom: 10px;">经典计算核心问题在于多项式时间内<span style="color: black;">没</span>法求解</h1>
<p style="font-size: 16px; color: black; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 15px;">可解向题<span style="color: black;">便是</span>相<span style="color: black;">针对</span>输入参数的数量，<span style="color: black;">必须</span>计算的次数<span style="color: black;">无</span>急剧增多的问题。以“从输入的一组数字中找出最大的数字”问题为例，在输入了6个数字的<span style="color: black;">状况</span>下，程序逐一对比<span style="color: black;">体积</span>后，大约计算6次可得到解;在输入了10个数字的<span style="color: black;">状况</span>下，程序大约<span style="color: black;">必须</span>计算10次;在输入了100个数字的<span style="color: black;">状况</span>下，程序大约<span style="color: black;">必须</span>计算100次。即<span style="color: black;">针对</span>“求最大值”这类问题，若输入了N个数字，程序大约<span style="color: black;">必须</span>计算N次。</p>
<p style="font-size: 16px; color: black; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 15px;">由果溯因反向推理问题求解难度<span style="color: black;">很强</span>，且<span style="color: black;">持有</span>多种组合，“不可解问题”<span style="color: black;">显现</span>概率<span style="color: black;">很强</span>。<span style="color: black;">针对</span>“从输入的一组数字中，找出乘积最接近40的数字组合”问题，常规解法是列出所有输入数字组合，逐一计算<span style="color: black;">各样</span>组合的乘积，再从中找出乘积最接近40的组合。如输入了6个数字，则有2= 64种组合;当输入10个数字时，<span style="color: black;">必须</span>进行210=1024次乘法运算;当输入20个数字时，<span style="color: black;">必须</span>进行210=1048576次乘法运算;当输入30个数字时，<span style="color: black;">必须</span>进行230 =1073741824次乘法运算，运算的次数程指数式<span style="color: black;">增多</span>。</p>
<p style="font-size: 16px; color: black; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 15px;"><img src="//q1.itc.cn/images01/20240521/5f4ccee922a1421b8a695de1cd52d5db.png" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;"></p>
<p style="font-size: 16px; color: black; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 15px;"><img src="//q1.itc.cn/q_70/images01/20240521/cf737a7a6df142c7a4098b135919270e.png" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;"></p>
<p style="font-size: 16px; color: black; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 15px;"><img src="//q1.itc.cn/q_70/images01/20240521/a08f95219b45452694dda69c919458e1.png" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;"></p>
<p style="font-size: 16px; color: black; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 15px;"><img src="//q6.itc.cn/q_70/images01/20240521/90d672aa00b64102a32d73abc758e737.png" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;"></p>
<p style="font-size: 16px; color: black; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 15px;"><img src="//q1.itc.cn/q_70/images01/20240521/1e0afd6a4b054135b896964d9f07e6ed.png" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;"></p>
<p style="font-size: 16px; color: black; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 15px;"><img src="//q4.itc.cn/q_70/images01/20240521/437d9a5bf6e44157a519c7ec1c4807ef.png" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;"></p>
<p style="font-size: 16px; color: black; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 15px;"><img src="//q9.itc.cn/q_70/images01/20240521/e8d50d48f31a44d18db1339ed062e9c2.png" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;"></p>
<p style="font-size: 16px; color: black; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 15px;"><img src="//q7.itc.cn/q_70/images01/20240521/5fc16cc2c8814d7c963718fb3b7d6fc4.png" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;"></p>
<p style="font-size: 16px; color: black; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 15px;"><img src="//q5.itc.cn/q_70/images01/20240521/6f5ad318159c46a585e3980cb4a2f8da.png" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;"></p>
<p style="font-size: 16px; color: black; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 15px;"><img src="//q0.itc.cn/q_70/images01/20240521/0530d634b9134826804b453eead2208d.png" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;"></p>
<p style="font-size: 16px; color: black; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 15px;"><img src="//q1.itc.cn/q_70/images01/20240521/0ee9eec4e2ca4c3db6bbe2bb200f1a7e.png" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;"></p>
<p style="font-size: 16px; color: black; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 15px;"><img src="//q1.itc.cn/q_70/images01/20240521/dc8e38103cb64e50b3c046363832c1e7.png" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;"></p>
<p style="font-size: 16px; color: black; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 15px;"><img src="//q0.itc.cn/q_70/images01/20240521/61ce4df96c5b4bd5ab621d00dfdc83fc.png" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;"></p>
<p style="font-size: 16px; color: black; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 15px;"><img src="//q4.itc.cn/q_70/images01/20240521/62f3e7b780e0472084bf02d44b1a5e37.png" style="width: 50%; margin-bottom: 20px;"></p>
<p style="font-size: 16px; color: black; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 15px;">报告共计：29页</p>
<p style="font-size: 16px; color: black; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 15px;"><strong style="color: blue;">海量/完整电子版/报告下载方式：公众号《人工智能学派》</strong><a style="color: black;"><span style="color: black;">返回<span style="color: black;">外链论坛：http://www.fok120.com/</span>，查看<span style="color: black;">更加多</span></span></a></p>
<p style="font-size: 16px; color: black; line-height: 40px; text-align: left; margin-bottom: 15px;"><span style="color: black;">责任编辑：网友投稿</span></p>
我完全同意你的看法，期待我们能深入探讨这个问题。 期待你更多的精彩评论，一起交流学习。 你的见解真是独到，让我受益良多。
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