人工智能专题：一文读懂量子计算原理

nykek5i

今天分享的是人工智能专题系列深度科研报告：《人工智能专题：一文读懂量子计算原理》

（报告出品方：民生证券）

报告共计：29页

海量/完整电子版/报告下载方式：公众号《人工智能学派》

摘要

量子计算有望作为处理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，同期量子计算的运算能力按照量子比特数量指数级增长，在AI行业拥有很强潜能。海外科技巨头带动量子计算产业发展，IBM、微软、谷歌等机构先后颁布量子计算路线图，与此同期，国内量子计算产业与海外科技巨头差距持续缩小，量子计算软硬件基本设备持续成熟，为商场化落地打下良好基本。当前全世界范围内针对量子计算机，已然形成超导、离子阱、光量子、中性原子半导体量子等重点技术路线，以及以量子门数量、量子体积、量子比特数量等核心指标形成的性能评估体系。

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器具、通信设备及 IT 基本设备相结合，为用户供给直观化及实例化的量子计算接入拜访与算力服务。软件方面，量子算法持续发展中，在当前硬件要求下重点是综合思虑NISQ算法的容错代价与算法性能之间的平衡，量子软件体系处在开放开发和生态建设初期周期，正在持续成熟。

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年全世界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、生命科学行业有望更加受益量子计算产业发展。

为何必须量子计算机?

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，待以处理的问题亦变得越来越繁杂、繁琐。咱们认为针对繁杂的三维物体或拥有量子力学行径的物质，针对当前仿真计算技术仍有很强挑战。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、设备学习技术，均致力于减少求解问题所花费的时间。

经典计算机的掣肘在哪?

经典计算基于比特和字节，持有多重摆列模式。经典计算的基本单位是比特，它能够处在两种二元状态之一f或on，在经典计算中一般被描绘为0或1。连续的8比特作为1字节，其能够储存更加多数据，同期按照不同比特状态摆列组合，1字节可持有256种完整组合，而这些组合亦足以运用ASCI系统对拉丁字母表中的每一个字符进行编码。一种更现代的编码叫作为“Unicode”，运用最多四个字节的组，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罢了。

比特处理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，其目的是运用最短的路径到达迷宫中心。运用经典计算机，沿途的每一个交叉点都变成与一位相对应的二元决策，其中1/0位暗示在迷宫“转弯处”的决策。经过此种方式，可将每一个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，有些路径会重叠，而另有些路径可能会遇到死胡同，但经过尝试每种组合，最后能够找到到达中心的最短路径。然而单字节就持有256种组合，为了检测准确性，经典计算机必要科研每种可能的轮组合，并且一次只能检测一个组合。

经典计算核心问题在于多项式时间内没法求解

可解向题便是相针对输入参数的数量，必须计算的次数无急剧增多的问题。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个数字的状况下，程序逐一对比体积后，大约计算6次可得到解;在输入了10个数字的状况下，程序大约必须计算10次;在输入了100个数字的状况下，程序大约必须计算100次。即针对“求最大值”这类问题，若输入了N个数字，程序大约必须计算N次。

由果溯因反向推理问题求解难度很强，且持有多种组合，“不可解问题”显现概率很强。针对“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，逐一计算各样组合的乘积，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，必须进行210=1024次乘法运算;当输入20个数字时，必须进行210=1048576次乘法运算;当输入30个数字时，必须进行230 =1073741824次乘法运算，运算的次数程指数式增多。

报告共计：29页

海量/完整电子版/报告下载方式：公众号《人工智能学派》返回外链论坛：http://www.fok120.com/，查看更加多

责任编辑：网友投稿