量子技术将深刻影响人类日常生活

未来城市的净零电网利用可再生能源发电，但风能和太阳能具有波动性和不确定性，量子计算机可为电力管理找到最优解。图片来源：物理学家组织网

　　去年底，IBM公司推出两款新型量子计算机——“夜鹰”与“潜鸟”；与此同时，丹麦宣布将打造“全球最强大的商用量子计算机”。这些消息是量子技术从实验室走向现实世界的最新进展。

　　量子技术，根植于量子力学。在这一领域，昔日被视为玄奥理论的奇观，如今已化为创新引擎，催生以全新方式处理信息的计算机、以前所未有精度测量世界的传感器，以及几乎牢不可破的通信网络。

　　极小尺度中蕴藏着无限可能。如今，量子技术正悄然渗入工业、安全乃至人们日常生活的诸多方面。澳大利亚《对话》杂志网站在近日的报道中，盘点了量子技术即将深刻影响人类日常生活的五种方式。

　　促进医药研究与材料发现

　　一位药学家面对成千上万种分子组合，试图为绝症寻找解药；一位材料学家遍试原子配比，只为造出更轻更强的电池合金。传统超级计算机虽可筛选，但终有局限。

　　轮到量子计算机登台表演。它不同于经典比特非0即1，量子比特可为0、1以及两者的叠加态，如“薛定谔的猫”，生死未卜，万象并存。借此，量子计算机能并行探索海量可能性，洞悉经典系统难以企及的规律。

　　在医药领域，这意味着更快发现新药，更快应对疫情；在材料科学领域，则有望催生高效能源材料、超强催化剂，乃至颠覆性的聚合物。所谓“工欲善其事，必先利其器”，量子模拟正是那把开启未来之门的钥匙。

　　尽管全功能量子计算机仍在路上，但“量子+经典”混合模式已初露锋芒。

　　量子传感器“明察秋毫”

　　量子传感器，借量子叠加与纠缠之力，可探测微弱到近乎无形的变化，如地磁的轻颤、重力的波动、空气中亿万分之一的污染物。

　　在导航领域，这些量子传感器无需依赖GPS，仅凭地球磁场与重力场的细微差异，即可引导潜艇深潜、飞机穿云，真正实现“运筹帷幄之中，决胜千里之外”。

　　在医疗领域，量子成像技术或可无创捕捉脑神经活动、早期肿瘤信号，提升诊断能力，使导致疾病的“罪魁祸首”无所遁形。

　　在环境监测领域，这些传感器可追踪地表下的微妙变化，提供地震活动的早期预警，或以卓越的精度检测空气和水中的微量污染物。

　　优化物流与金融

　　现代社会如同一张巨网：电网调度、航班安排、物流配送、金融交易……每一环都牵一发而动全身。即便最强超算，面对数十亿种组合，也常“望洋兴叹”。

　　量子算法却能提纲挈领，利用量子并行优势，在纷繁选项中迅速锁定最优解。

　　未来，在量子技术的加持下，物流公司可实时调整路线，避开拥堵与风雨；航空公司能自动重构航班，阻断连锁延误；能源系统可精准匹配风能、光能的波动与用电高峰；金融机构则能并行推演多种市场情景。

　　超安全通信

　　网络安全，关乎国本民生。然而，现有加密体系正面临量子计算机的“降维打击”，一旦破解，互联网安全将如沙塔倾覆。

　　然而，危局之中，亦藏转机。量子通信，尤以“量子密钥分发”（QKD）为代表，提供了本质安全的解决方案，任何窃听行为都会扰动量子态，立即暴露踪迹，从而提供安全的加密通信。

　　量子加密可保障从金融交易到个人健康记录，从政府机密到个人隐私的安全。对于国家安全机构来说，量子加密已成为战略重点。对普通人而言，这意味着更可信的身份认证、更低的网络诈骗风险。

　　助推人工智能“跃迁”

　　人工智能（AI）正重塑世界，却受限于算力瓶颈。训练大模型耗时耗能，处理复杂系统力有不逮。

　　量子计算或将打破桎梏。通过加速机器学习、优化神经网络结构、模拟复杂系统，它有望让AI理解更深层语境，处理更庞大数据库。

　　试想你的语音助手不再机械应答，而能与你“心有灵犀一点通”；医疗AI能整合基因组与环境数据，为你量身定制治疗方案；科学研究也能借量子模拟快速推进。

　　量子技术赋能并携手AI，或将成为智能时代的关键一跃。

　　量子技术，早已不是纸上谈兵。全球数十亿美元投入，各国竞相布局，实验室原型不断走出象牙塔接受测试。政府视其为战略高地，企业视其为制胜利器。其影响所及，远不止科技本身，更将重塑教育、劳动力、基础设施与治理体系。（记者 刘 霞）

来源：科技日报