精品国产_亚洲人成在线高清,国产精品成人久久久久,国语自产偷拍精品视频偷拍

首頁 500強 活動 榜單 商業 科技 領導力 專題 品牌中心
雜志訂閱

“量子狂潮”來襲,如何看待真實的“量子世界”?

KRISTIN M. GILKES
2023-02-25

量子計算的巨大威力既是威脅,也是機遇。

文本設置
小號
默認
大號
Plus(0條)

2月16日,保羅?路德和伊萬杰琳?莉莉在英國倫敦參加漫威電影《蟻人與黃蜂女:量子狂潮》(Ant-Man and the Wasp: Quantumania)的首映禮。攝影:GARETH CATTERMOLE——蓋蒂圖片社為迪士尼提供

作為一名量子科學家,看到“量子世界”在最新的《蟻人》系列電影中的重要地位,我興奮不已。通過這一很好的方式,我們可以打破障礙,了解這個將在未來幾年影響人類生活的領域。

那么,我們應該如何理解“真正的量子世界”呢?讓我帶大家感受一場受“量子狂潮”啟發的量子科學技術和可能性之旅。我更為關注的是,我們如何確保像黃蜂女這樣的女性,以及更廣泛的代表性不足的群體,能夠在這段旅程中發揮突出的作用。

我們不會迷失在“量子世界”里

在早期的一部《蟻人》系列電影中,初代黃蜂女珍妮特?凡?戴恩迷失在量子世界里,但如今我們已經在利用量子技術在真實量子世界中找到解決辦法。

從通往工作地點的最佳捷徑到互聯網治理體系,我們所依賴的全球定位系統(GPS)背后都有量子傳感器技術的支持。傳感器在測量時間方面的精準度使許多GPS衛星內的原子鐘精確計時。

傳感器的工作原理是:利用粒子在原子尺度上的量子特性來探測引力場、電場或磁場的細微運動或變化。這種水平的精度可以提供高度精確穩定的測量,對時鐘來說,可以使“計時”超級可靠。

精準的GPS固然很好,但最新的量子傳感器技術將讓我們更進一步。基于量子技術的定位、導航和授時系統(PNT)可以推動在GPS不起作用的環境中的導航變革。比如,在航天或軍事領域中,GPS可能是一個可利用的弱點。PNT系統還為監測環境變化、從太空觀測地球、預測長期天氣狀況提供了新方法,所有這些都為保險、采礦等各個行業以及全球可持續發展行動提供了關鍵數據。這些技術進步已經被科學家用于氣候變化觀測,并為今天的政策變革提供支撐。

許多PNT系統將冷原子傳感器用作“原子加速度計”。它們利用物質的波狀性質探測重力和加速度的細微變化。另一種類型的量子傳感器則利用了鉆石中的雜質發光使磁場成像的原理。這種類型的量子傳感器值得提倡,因為它對生命系統無毒,因此在醫療保健領域潛力巨大。例如,目前的研究包括檢測被瘧疾感染的紅細胞,從而阻止這種破壞性疾病的發展。

量子計算機將成為進入全新的計算能力世界的入口

早在2019年,谷歌(Google)量子計算機僅用200秒就完成了一項理論任務,谷歌估計最快的“傳統”超級計算機(我們稱之為非量子計算機)需要1萬年才能完成。

如果你想到計算機已經在很大程度上改變了我們的生活,想象一下這種超強的計算能力能把我們帶多遠。量子計算機可以幫助我們更快地研發新藥和可持續材料,更有效地管理電網,更好地偵查金融犯罪等。

貫穿所有這些活動的主線是分析大量數據和可能的組合。科學是復雜的,但卻以極大簡化的形式呈現。利用亞原子粒子的量子特性,計算機可以在一次執行中將所有可能的組合考慮在內。而傳統計算機必須依次考慮每種組合,所以速度要慢得多。

不出意料,創造出能大規模做到這一點的真實機器幾乎和科學本身一樣困難。問題越難,量子計算機規模就要越大。

不過,我們已經取得了一定進展,我仍然對它們的未來充滿信心。自谷歌在2019年取得一大成就以來,我們已經抵達了業內許多人認為不可能的其他里程碑。因此,在這個十年創造出通用的量子計算機是可行的。憑借量子理論、高性能計算機和人工智能相結合的混合方法,我們將更快地感受到這種影響。通過利用量子優勢(在生物技術和其他領域的應用已產生令人驚喜的效果),這種方法將助力典型問題的解決。

在真實的“量子世界”保持安全

量子計算的巨大威力既是威脅,也是機遇。它可以破解我們當前使用的網絡安全加密算法。

如今我們使用加密系統來保證最敏感的數據和系統的安全,而基于數學問題的密碼算法是這些加密系統的支柱。這些數學問題對傳統計算機來說過于復雜,但對量子計算機來說卻不然。如果這些密碼算法被破解,將危及敏感金融和健康數據、數字消息傳遞系統、關鍵基礎設施、防御體系等的私密性和完整性。

在產生恐慌之前,大家需要記住的是,威脅是巨大的,但并非迫在眉睫。出現強大到可破解密碼加密的量子計算機還需要數年時間。現在正是企業和政府做好準備的理想時機——替換加密系統是一項大規模的基礎設施變革,大型組織需要數年才能實現。了解到各方正在積極考慮這些變革并采取行動,我們都可以睡得更安穩。

隨著各個組織在量子安全準備方面取得進展,旨在降低威脅的量子風險技術市場也在不斷成長。最備受矚目的解決方案包括后量子密碼學(PQC)和量子密鑰分發(QKD)。雖然這兩項技術和其他新興解決方案仍處于初始發展階段,但我相信,隨著量子躍遷的步伐加快,我們會看到更多相關技術的進展。

不要忘記“黃蜂女”

隨著發展速度的加快,我們需要合適的人來完成量子使命。就像黃蜂女和蟻人的合作一樣,人才的多樣性對我們的成功極其重要。

我是所修博士課程中唯一的女學生,也經常是董事會里唯一的女性。量子領域的其他女性也曾清楚地講述過類似經歷。出于與其他科學技術(科學、技術、工程、數學)領域相同的原因,我們需要更多元化的觀點。來自不同背景的團隊可以提出更好的解決方案,更有可能降低輸入偏見的風險,并鼓勵其他代表性不足的群體進入該領域。

這個問題非常復雜,所以當我看到關于歐洲STEM領域女性的統計數據時倍受鼓舞。2021年,歐洲7,400萬STEM工作者中,女性占比達52%。更具體到量子領域,很高興看到美國政府對量子領域勞動力發展做出的承諾。

每一步都很重要,但要吸引最優秀、最多元的人才,我們還有很長的路要走。

《蟻人與黃蜂女:量子狂潮》可能呈現的是一個虛構的量子世界,但我希望它能激勵新一代投身量子領域,從而創造一個真實的量子世界。(財富中文網)

克莉絲汀M. 吉爾克斯博士是安永(EY)全球創新量子部門的主管。本文的觀點僅為作者觀點,未必反映安永全球組織或其成員所的觀點。

譯者:郝秀

審校:汪皓

2月16日,保羅?路德和伊萬杰琳?莉莉在英國倫敦參加漫威電影《蟻人與黃蜂女:量子狂潮》(Ant-Man and the Wasp: Quantumania)的首映禮。攝影:GARETH CATTERMOLE——蓋蒂圖片社為迪士尼提供

作為一名量子科學家,看到“量子世界”在最新的《蟻人》系列電影中的重要地位,我興奮不已。通過這一很好的方式,我們可以打破障礙,了解這個將在未來幾年影響人類生活的領域。

那么,我們應該如何理解“真正的量子世界”呢?讓我帶大家感受一場受“量子狂潮”啟發的量子科學技術和可能性之旅。我更為關注的是,我們如何確保像黃蜂女這樣的女性,以及更廣泛的代表性不足的群體,能夠在這段旅程中發揮突出的作用。

我們不會迷失在“量子世界”里

在早期的一部《蟻人》系列電影中,初代黃蜂女珍妮特?凡?戴恩迷失在量子世界里,但如今我們已經在利用量子技術在真實量子世界中找到解決辦法。

從通往工作地點的最佳捷徑到互聯網治理體系,我們所依賴的全球定位系統(GPS)背后都有量子傳感器技術的支持。傳感器在測量時間方面的精準度使許多GPS衛星內的原子鐘精確計時。

傳感器的工作原理是:利用粒子在原子尺度上的量子特性來探測引力場、電場或磁場的細微運動或變化。這種水平的精度可以提供高度精確穩定的測量,對時鐘來說,可以使“計時”超級可靠。

精準的GPS固然很好,但最新的量子傳感器技術將讓我們更進一步。基于量子技術的定位、導航和授時系統(PNT)可以推動在GPS不起作用的環境中的導航變革。比如,在航天或軍事領域中,GPS可能是一個可利用的弱點。PNT系統還為監測環境變化、從太空觀測地球、預測長期天氣狀況提供了新方法,所有這些都為保險、采礦等各個行業以及全球可持續發展行動提供了關鍵數據。這些技術進步已經被科學家用于氣候變化觀測,并為今天的政策變革提供支撐。

許多PNT系統將冷原子傳感器用作“原子加速度計”。它們利用物質的波狀性質探測重力和加速度的細微變化。另一種類型的量子傳感器則利用了鉆石中的雜質發光使磁場成像的原理。這種類型的量子傳感器值得提倡,因為它對生命系統無毒,因此在醫療保健領域潛力巨大。例如,目前的研究包括檢測被瘧疾感染的紅細胞,從而阻止這種破壞性疾病的發展。

量子計算機將成為進入全新的計算能力世界的入口

早在2019年,谷歌(Google)量子計算機僅用200秒就完成了一項理論任務,谷歌估計最快的“傳統”超級計算機(我們稱之為非量子計算機)需要1萬年才能完成。

如果你想到計算機已經在很大程度上改變了我們的生活,想象一下這種超強的計算能力能把我們帶多遠。量子計算機可以幫助我們更快地研發新藥和可持續材料,更有效地管理電網,更好地偵查金融犯罪等。

貫穿所有這些活動的主線是分析大量數據和可能的組合。科學是復雜的,但卻以極大簡化的形式呈現。利用亞原子粒子的量子特性,計算機可以在一次執行中將所有可能的組合考慮在內。而傳統計算機必須依次考慮每種組合,所以速度要慢得多。

不出意料,創造出能大規模做到這一點的真實機器幾乎和科學本身一樣困難。問題越難,量子計算機規模就要越大。

不過,我們已經取得了一定進展,我仍然對它們的未來充滿信心。自谷歌在2019年取得一大成就以來,我們已經抵達了業內許多人認為不可能的其他里程碑。因此,在這個十年創造出通用的量子計算機是可行的。憑借量子理論、高性能計算機和人工智能相結合的混合方法,我們將更快地感受到這種影響。通過利用量子優勢(在生物技術和其他領域的應用已產生令人驚喜的效果),這種方法將助力典型問題的解決。

在真實的“量子世界”保持安全

量子計算的巨大威力既是威脅,也是機遇。它可以破解我們當前使用的網絡安全加密算法。

如今我們使用加密系統來保證最敏感的數據和系統的安全,而基于數學問題的密碼算法是這些加密系統的支柱。這些數學問題對傳統計算機來說過于復雜,但對量子計算機來說卻不然。如果這些密碼算法被破解,將危及敏感金融和健康數據、數字消息傳遞系統、關鍵基礎設施、防御體系等的私密性和完整性。

在產生恐慌之前,大家需要記住的是,威脅是巨大的,但并非迫在眉睫。出現強大到可破解密碼加密的量子計算機還需要數年時間。現在正是企業和政府做好準備的理想時機——替換加密系統是一項大規模的基礎設施變革,大型組織需要數年才能實現。了解到各方正在積極考慮這些變革并采取行動,我們都可以睡得更安穩。

隨著各個組織在量子安全準備方面取得進展,旨在降低威脅的量子風險技術市場也在不斷成長。最備受矚目的解決方案包括后量子密碼學(PQC)和量子密鑰分發(QKD)。雖然這兩項技術和其他新興解決方案仍處于初始發展階段,但我相信,隨著量子躍遷的步伐加快,我們會看到更多相關技術的進展。

不要忘記“黃蜂女”

隨著發展速度的加快,我們需要合適的人來完成量子使命。就像黃蜂女和蟻人的合作一樣,人才的多樣性對我們的成功極其重要。

我是所修博士課程中唯一的女學生,也經常是董事會里唯一的女性。量子領域的其他女性也曾清楚地講述過類似經歷。出于與其他科學技術(科學、技術、工程、數學)領域相同的原因,我們需要更多元化的觀點。來自不同背景的團隊可以提出更好的解決方案,更有可能降低輸入偏見的風險,并鼓勵其他代表性不足的群體進入該領域。

這個問題非常復雜,所以當我看到關于歐洲STEM領域女性的統計數據時倍受鼓舞。2021年,歐洲7,400萬STEM工作者中,女性占比達52%。更具體到量子領域,很高興看到美國政府對量子領域勞動力發展做出的承諾。

每一步都很重要,但要吸引最優秀、最多元的人才,我們還有很長的路要走。

《蟻人與黃蜂女:量子狂潮》可能呈現的是一個虛構的量子世界,但我希望它能激勵新一代投身量子領域,從而創造一個真實的量子世界。(財富中文網)

克莉絲汀M. 吉爾克斯博士是安永(EY)全球創新量子部門的主管。本文的觀點僅為作者觀點,未必反映安永全球組織或其成員所的觀點。

譯者:郝秀

審校:汪皓

As a quantum scientist, I’m excited by how central the “Quantum Realm” is to the latest Ant-Man movie. It’s a great way to break down the barriers to a field that will impact our lives in the coming years.

So, how does the “real quantum realm” stack up? Let me take you on a Quantumania-inspired tour of the technologies and possibilities of quantum science. And even closer to my heart, how we make sure that women like Wasp, and under-represented groups more widely, can play a prominent part in the journey.

We won’t get lost in the ‘quantum realm’

In an earlier Ant-Man movie, the first Wasp, Janet van Dyne, got lost in the quantum realm?–but quantum technology is already helping us find our way in the real one.

Quantum sensor technology is behind the GPS systems that we rely on for everything from the best shortcut to work to internet governance systems. The sensors’ accuracy at measuring time makes atomic clocks inside many GPS satellites tick–literally.

The sensors work by using the quantum properties of how particles behave at atomic scale to detect tiny movements or changes in gravitational, electric, or magnetic fields. This level of accuracy can provide a highly precise and stable measurement. Or for a clock: a super-reliable “tick”.

Accurate GPS is great, but the latest quantum sensor technologies will take us much further. Quantum-enabled Positioning, Navigation, and Timing systems (PNT) could transform navigation in environments where GPS doesn’t work–in space, for instance, or military environments where GPS could be an exploitable weakness. They’re also creating new ways to monitor environmental changes, make Earth observations from space, and forecast long-range weather–all of which provide data vital to industries from insurance to mining, as well as to global sustainability efforts. These advances are already helping scientists measure climate change and support policy change today.

Many PNT systems use cold-trapped atom sensors as “atomic accelorometers.” These use the wave-like nature of matter to detect tiny changes in gravity and acceleration. Another type of quantum sensor uses the way imperfections in diamonds emit light to image magnetic fields. It’s worth calling out because it’s non-toxic to living systems, so the healthcare potential is huge. For instance, current research includes detecting malaria-infected red blood cells to help stop this destructive disease in its tracks.

Quantum computers will be the portal to a whole new world of computing power

Back in 2019, a Google quantum computer took just 200 seconds to complete a theoretical task that Google estimated could take the fastest “classical” supercomputer (as we call non-quantum computers) 10,000 years.

If you think of how much computers have transformed our lives already, imagine how far this kind of supercharged calculating ability can take us. Quantum computers could help us develop new drugs and sustainable materials faster, manage power grids more efficiently, do better at detecting financial crime and much more.

The common thread is that all these activities involve analyzing a mind-blowing quantity of data and possible combinations. The science is complex, but in hugely simplified form, when computers harness the quantum properties of subatomic particles, they can consider all possible combinations in one execution. A classical computer has to consider each combination in turn–so way, way slower.

Unsurprisingly, creating practical machines that can do this at scale is almost as hard as the science itself. And the problem gets harder the bigger you make your quantum computer.

I’m still confident in their future, though, because of the progress we’ve made. Since Google’s 2019 achievement, we’ve reached other milestones many in the industry thought impossible. As a result, achieving generally useful quantum computers this decade is a viable possibility. We will feel the impact even sooner, thanks to a hybrid approach combining quantum theory, High Processing Computers, and artificial intelligence. Such an approach will supercharge classical problem-solving by tapping into quantum benefits, with exciting applications in biotech and other sectors.

Staying safe in the real ‘quantum realm’

The immense power of quantum computing is a threat as well as an opportunity. It could break current cybersecurity encryption methods.

Cryptographic algorithms are the backbone to the encryption systems we use today to keep our most sensitive data and systems secure. These algorithms are based on math problems that are too complex for classical computers but not for quantum computers. Cracking them would compromise the privacy and integrity of sensitive financial and health data, digital messaging systems, critical infrastructure, defense, and more.

Before anyone panics, it’s worth remembering that the threat is significant but not imminent. Quantum computers powerful enough to crack cryptographic encryption are still years away. Now is the ideal time for businesses and governments to prepare–replacing encryption systems is a sizeable infrastructure change that takes years for large organizations to implement. We can all sleep easier knowing that such changes are being considered and actioned proactively.

As organizations progress their quantum security preparations, the market for quantum risk technologies that aim to mitigate the threat is growing. The highest profile solutions include post-quantum cryptography (PQC) and quantum key distribution (QKD). It’s still early days for both of these technologies, and for other emerging solutions, but I’m certain we’ll hear more as the quantum transition gathers pace.

Don’t forget Wasp

As the pace increases, we need the right people on the quantum mission. Just like Wasp and Ant-Man’s partnership, a diversity of talent is central to our success.

I was the only female in my Ph.D. curriculum. I am still often the only female in the boardroom. Other women in quantum have written eloquently of similar experiences. We need to bring more diverse perspectives to the table for the same reasons as other science and technology (STEM) fields. Teams from diverse backgrounds create better solutions, are more likely to mitigate the risks of input bias and will encourage other under-represented groups into the field.

It’s a complex issue to tackle so I’ve been heartened by stats on women in STEM in Europe, where 52% of 74 million STEM workers in 2021 identified as female. More specifically to quantum, it’s good to see the U.S. government making commitments to quantum workforce development.

Every step counts–but there’s still a long way to go to attract the best and most diverse talent we can.

Ant-Man and the Wasp: Quantumania might present a fictional quantum realm, but I hope it inspires a new generation to get into field and help create the real one.

Kristin M. Gilkes, Ph.D., is EY’s global innovation quantum leader. The views reflected in this article are the views of the author and do not necessarily reflect the views of the global EY organization or its member firms.

財富中文網所刊載內容之知識產權為財富媒體知識產權有限公司及/或相關權利人專屬所有或持有。未經許可,禁止進行轉載、摘編、復制及建立鏡像等任何使用。
0條Plus
精彩評論
評論

撰寫或查看更多評論

請打開財富Plus APP

前往打開

            主站蜘蛛池模板: 博湖县| 林甸县| 克山县| 苍梧县| 扬州市| 都兰县| 伊吾县| 洛阳市| 青川县| 方正县| 达日县| 岳阳县| 清涧县| 得荣县| 铜陵市| 乐都县| 玉田县| 建德市| 张家港市| 上高县| 宁津县| 宣武区| 永嘉县| 大宁县| 会昌县| 高密市| 芜湖市| 阿瓦提县| 台南市| 本溪| 蓝山县| 沭阳县| 师宗县| 大同市| 博爱县| 巨野县| 个旧市| 南充市| 巫山县| 南川市| 古田县|